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분산 DB

말그대로 데이터 베이스를 분산해서 관리하는 방식을 의미한다. <-> 중항 집중형 데이터베이스

분산 DB 목표

• 위치 투명성 : 접근하려는 DB 위치를 알필요 없으며, 논리적 명칭만으로 접근 가능
• 중복 투명성 : 중복된 데이터가 있더라도 사용자는 마치 하나의 데이터만 존재하는 것처럼 사용
• 병행 투명성 : 분산 DB와 관련된 다수 트랜잭션이 실현되더라도 트랜잭션 결과는 영향 받지 않음
• 장애 투명성 : 장애가 발생해도 트랜잭션을 정확하게 처리

장점

• 시스템 성능 향상
• 데이터 공유성 향상
• 신뢰성 높음
• 분산 제어 가능
• 점진적 시스템 용량 확장 용이

단점

• DBMS 수행할 기능 복잡
• 설계 어려움
• 소프트웨어 개발 비용 향상
• 처리 비용 증가
• 잠재적 오류 증가

정의

- 데이터베이스에 포함된 모든 데이터에 대한 정의나 명세에 관한 정보를 유지 및 관리하는 시스템 테이블을 말한다

종류

• SYSTABLES : 시스템의 정보를 저장하는 테이블
• SYSCOLUMNS : 테이블에 대한 정보를 열 중심으로 저장하는 테이블
• SYSINDEXES : 인덱스 테이블에 대한 정보를 저장하는 테이블
• SYSTABAUTH : 테이블에 설정된 권한 사항을 저장하는 테이블
• SYSUSERS : 사용자의 권한 등급 정보를 저장하는 테이블

정의

쿼리문에 의해 반환되는 복수 개의 튜플들을 접근할 수 있게 하는 것

특징

• SQL문의 수행을 위해 별도의 메모리영역을 할당
• 메모리 영역은 SQL문의 결과셋과 수행된 SQL문에 대한 정보를 가짐
• 사용자는 커서를 통하여 메모리영역의 통제와 관리가 가능

종류

• 명시적(Explicit) 커서 : 사용자가 선언해서 생성 후 사용하는 SQL 커서
• 묵시적(Implicit) 커서 : 오라클에서 자동으로 선언해주는 SQL 커서(사용자는 생성유무 알수없음)

명령어

• DELCARE : 커서에 관련된 선언을 하는 명령어
• OPEN : 커서가 질의 결과의 첫 번째 튜플을 포인트 하도록 설정하는 명령어
• FETCH : 질의 결과에 대한 튜플 중 현재의 다음 튜플로 커서를 이동시키는 명령어
• CLOSE : 질의 실행 결과에 대한 처리 종료 시 커서를 닫기 위해 사용하는 명령어

처리단계(명시적 커서 기준)

1. 명시적 커서 선언 -> Cursor 커서명
2. 명시적 커서 오픈 -> Open 커서명
3. 커서에서 데이터 추출 -> Fetch 커서명
4. 커서 종료 -> Close 커서명

정의

- 데이터베이스 내의 데이터를 정의 또는 접근하는 SQL문을 응용프로그램 안에 내포하여 프로그램이 실행될 때 함께 실행되도록 호스트 프로그램 언어에 삽입한 SQL

특징

• 호스트 프로그램 언어에서 실행문이 나타날 수 있는 곳이면 어디든 사용 가능
• 실행 결과가 여러 튜플이어도 첫번째 튜플 하나만 반환
• 반한된 튜플은 일반 변수를 사용하여 저장 가능
• 호스트 프로그램 변수와 DB 필드의 이름 같아도 가능

구분

1) 명령문의 구분

- EXEC SQL과 세미콜론(;) 문자 사이에 기술

2) 변수의 구분

- 내장 SQL문에서 사용하는 호스트 변수는 변수 앞에 콜론(:)을 붙임

순수 관계 연산자

- 디비전, 조인, 셀렉션, 프로젝션

집합 연산자

- 합집합, 교집합, 차집합, 카테시안 곱

고유 무결성

- 릴레이션의 특정 속성에 대해 각 튜플이 갖는 속성 값들이 서로 달라야함

도메인 무결성

- 특정 속성의 값이 그 속성이 정의된 도메인에 속한 값이어야함

관계 무결성

- 릴레이션에 어느 한 튜플의 삽입 가능 여부 또는 한 릴레이션과 다른 릴레이션의 튜플들 사이의 관계에 대한 적절성 여부를 지정한 규정

참조 무결성

- 외래키 값은 Null이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일해야함

개체 무결성

- 릴레이션의 기본키를 구성하는 속성은 Not Null이어야함

키 무결성

- 하나의 릴레이션에는 최소 하나의 키가 존재해야함

NULL 무결성

- 릴레이션의 특정 속성 값을 Not Null로 하는 규정

삭제하려는 데이터가 부모이고, 자식이 있으면 문제가 생길 수 있다. 이와 같이 참조 무결성 제약조건을 만족시키기 위한 DBMS 옵션 4가지가 있음.

• 제한(Restricted) : 문제가 되는 연산을 거절한다.
• 연쇄(Cascade) : 참조되는 릴레이션에서 튜플을 삭제하고 참조하는 릴레이션에서 이 튜플을 참조하는 튜플도 함께 삭제한다.
• 널값(Nullify) : 참조되는 릴레이션에서 튜플을 삭제하고 참조하는 릴레이션에서 이 튜플을 참조하는 튜플들의 외래키에 NULL을 넣는다.
• 기본값(Default) : Null을 넣는 대신에 디폴트 값을 넣는다.

병행수행 문제점

- 갱신 분실(lost update)

- 모순성(inconsistency)

위와 같이 트랜잭션이 실행되면 사용자가 원하는 값이 나오지 않을뿐더러, 일관성 없는 모순된 상태가 된다.

- 연쇄복귀(cascading rollback)

T1이 롤백되면 T2도 같이 롤백되는 연쇄복귀가 일어난다.

병행제어 목적

- 데이터베이스 공유 최대화

- 응답 시간 단축

- 시스템 활용도 증대

병행제어 기법

1. 로킹기법

- 두 개의 연산 lock와 unlock 연산으로 트랜잭션의 데이터를 상호배제하여 제어하는 기법

- 로킹 규약

• 트랜잭션 T가 read나 write 연산을 하려면 반드시 먼저 lock 실행되어야함
• 트랜잭션 T가 실행한 lock은 T가 종료전에 반드시 unlock 실행되어야함
• 트랜잭션 T는 다른 트랜잭션에 의해 이미 lock가 걸려있으면 다시 lock 실행할수 없음
• 트랜잭션 T는 lock이 실행되지 않았다면, unlock 실행할수 없음

- 로킹종류

• 공용 로크(shared lock) : 트랜잭션 T가 데이터 x에 공용 로크를 걸면, read는 가능하나 write는 불가능(다른 트랜잭션도 read만 가능)
• 전용 로크(exclusive lock) : 트랜잭션 T가 데이터 x에 전용 로크를 걸면 read, write 모두 가능하나 다른 트랜잭션은 read, write가 불가능

2. 2단계 로킹기법(2PLP: two-phase locking protocol)

- 기본적인 로킹기법은 직렬 가능성이 보장되지 않지만, 2단계 로킹기법은 직렬성을 보장

- 2PLP 규악

• 확장 단계(growing phase) : 트랜잭션은 새로운 lock 연산만 실행할 수 있고, unlock 연산은 수행할 수 없는 단계
• 축소 단계(shrinking phase) : 트랜잭션은 unlock 연산만 실행할 수 있고, 일단 unlock 연산은 실행하면 lock 연산은 더 이상 실행할 수 없는 단계

- 트랜잭션 하나에 unlock이 나오기전에 모든 값에 대한 lock이 나오면 2plp로 직렬 가능한 스케줄이라고 보면된다.

- 엄밀 2단계 로킹기법(strict 2PLP) : 모든 독점 lock은 트랜잭션 완료할 때까지 unlock하지 않는 것이며, 연쇄 복귀 문제가 일어 나지 않음

- 엄격 2단계 로킹기법(rigorous 2PLP) : 로킹이 2단계일 뿐 아니라 모든 로크는 트랜잭션 완료할 때까지 unlock하지 않는 것

- 2PLP는 직렬 가능성을 보장하지만 반면 데드락 문제를 내포하고 있음

3. 타임스탬프 순서 기법

- 트랜잭션을 비직렬로 실행한 것이 타임스탬프 순서대로 트랜잭션을 실행한 직렬 스케줄의 결과와 항상 같게 되는 것을 보장하는 것

- 타임스탬프 순서를 위반하게되면 연쇄 복귀를 하게 되는 문제점이 있음

- 타임스탬프 순서대로 실행 되기 때문에 충돌 직렬 가능성을 보장

- 교착상태는 발생하지 않음

4. 다중 버전 병행제어

- 접근하려는 트랜잭션의 타임스탬프와 여러버전의 타임스탬프를 비교하여 직렬 가능성이 보장되는 적절한 버전을 선택하여 접근하는 기법

5. 낙관적 병행제어

- 아무 검사를 실시하지 않고 트랜잭션이 완료된후 일괄 검사를 하는 기법

- 판독, 확인, 기록 단계를 거쳐서 수행

** REDO는 영속성을 보장

** UNDO는 원자성을 보장

지연 갱신 회복기법

- 트랜잭션 커밋 완료까지 갱신 내용을 로그에만 저장하고 DB에 저장하지 않고 지연

- 중간에 갱신을 하지 않았음으로 UNDO가 필요 없고, 원자성을 보장

- REDO만 하면 됨

즉시 갱신 회복기법

- 데이터 변경 시 로그와 DB에 즉시 갱신

- 커밋되기 전에 장애가 나면 UNDO, 커밋 후에 장애가 나면 REDO를 수행

체크포인트 회복기법

- 시스템 장애 시 REDO, UNDO를 해야 할 트랜잭션을 결정하기 위해서는 이론적으로는 로그를 전체 확인 필요한데, 이러면 시간 소요 및 REOD 필요 없는 트랜잭션을 또 REDO 해야하는 문제가 생기는걸 해결하는 기법

- UNDO를 수행하여 회복하는 것을 후진 회복, REDO를 수행하여 회복하는 것을 전진 회복

- T2는 검사시점 이후 부분만 REDO, T3, T5는 전체 UNDO, T4는 REDO

그림자 페이징 기법

- 로그를 사용하지 않고, 트랜잭션 실행동안 현재 페이지 테이블과 그림자 페이지 테이블 2개를 관리하는 기법

- 데이터 변경 시 현재 페이지 테이블만 변경, 회복 시 현재 페이지 테이블을 그림자 테이블로 대체

- UNDO 연산이 간단하며, REDO 연산이 필요없기에 신속한 회복 가능

- DB 페이지 변경 시 물리적 위치의 변경으로 인해 단편화가 발생

미디어 회복 기법

- 비휘발성 저장 장치가 손상될 경우 사용되는 회복 기법

- 주기적으로 데이터를 덤프하여 장애 시, 최근 덤프를 DB에 적재

- 덤프를 다른 저장소에 옮길 때 대용량 데이터 전송이 필요하며, 이 때, 트랜잭션 처리를 중단해야하기에 CPU 낭비가 되어 비용이 많이 소요

VIEW 장점

- 논리적 독립성을 제공

- 데이터 접근을 제어함으로써 보안제공

- 사용자 데이터 관리를 간단하게 함

- 하나의 테이블을 여러 개의 상이한 뷰를 정의하여 사용자 요구에 따라 활용가능

VIEW 단점

- 뷰의 정의를 변경할 수 없다.

- 뷰는 삽입, 삭제, 갱신 연산에 많은 제한을 가지고 있다.