[정보처리기사/필기] 3과목 <데이터베이스 구축> 오답정리

Sep 23, 2020

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정보처리기사 필기시험을 준비하며 전자문제집CBT의 해설을 정리한 것입니다.

1. 정규화

0) 필요성

논리적 설계 단계에서 발생할 수 있는 종속으로 인한 삭제, 갱신, 삽입 이상(Anomaly) 현상의 문제점을 해결하기 위해 속성들 간의 종속 관계를 분석하여 여러 개의 릴레이션으로 분해하는 과정.

정규화된 결과를 정규형이라고 부른다.

중복을 최대한 제거하기 위해 테이블을 분해하는 것
테이블 many → 조인현상이 많이 발생 (정보를 얻을 때 여러 테이블의 값들을 참조해서 조합) → 퍼포먼스 저하 우려 → 데이터의 정합성과 이상현상을 해결하기 위해 적절한 정규화는 매우 중요함

1) 정규형

1NF : 도메인이 원자값(Atomic Value:더이상 쪼개지지 않는 단위)만으로 구성된 정규형
2NF : 기본 키가 아닌 모든 속성이 기본 키에 대해 완전 함수적 종속을 만족하는 정규형
3NF : 기본 키가 아닌 모든 속성이 기본 키에 대해 이행적 종속을 만족 안하는 정규형
BCNF : 모든 결정자가 후보 키인 정규형 (보이스 코드 정규형)
4NF : 다치 종속 A→B가 성립하는 경우 A에 함수적 종속 관계를 만족하는 정규형
5NF : 모든 조인 종속이 후보 키를 통해서만 성립되는 정규형

1-1) 예시

제 1규형 (서울, 부산 과 워싱턴, 뉴욕을 도메인에서의 원자값으로만 구성되게 정규화 함)

2) 데이터들의 중복으로 발생하는 곤란한 현상(Anomaly)

삽입 이상 : 삽입할 때 의도와 달리 원하지 않는 값들도 함께 삽입되는 현상
삭제 이상 : 삭제할 때 의도와 달리 원하지 않는 값들도 함께 삭제되는 현상
갱신 이상 : 릴레이션에서 튜플에 있는 속성값을 갱신할 때 일부 튜플의 정보만 갱신, 정보 모순이 생기는 현상

2. 관계 모델 (Relation Model)

1) 관계형 모델

실제 세계의 데이터를 관계라는 개념을 사용해 표현한 데이터 모델
- 데이터 모델 : '~~라는 개념을 사용해 데이터를 표현 해주세요'라고 정의하는 것.
수학적 집합론에 근거한 모델로, 릴레이션(테이블)의 연산을 술어논리로 표현할 수 있어야 함
SQL과 관계형 모델은 다른 개념이다.
관계 모델은 릴레이션의 관계를 표현하는 것

2) 관계형 데이터 모델 해석

relation : 테이블 수
- 개체를 표현하기 위한 데이터 구조로써 2차원 테이블로 ㅍ현한다.
- heading(스키마) + body(본체) 로 구성
- heading은 속성의 집합. 이름과 데이터형으로 구성.
- body는 속성값의 집합인 튜플의 집합.
attribute : 열의 수
- 개체의 속성들을 의미함
tuple : 행의 수
- 하나의 개체를 의미.
- 릴레이션 상태(Relation State)라고도 함

3) 릴레이션 특징

각 튜플은 유일함
튜플사이 순서 없음
속성간 순서 중요 X
속성의 명칭은 유일. 구성값은 동일값 가능
속성 값은 원자값

3. 트랜잭션의 특성 (ACID)

원자성 (Atomicity) :
트랜잭션 연산은 DB에 모두 반영되어 commit(완료)되든지 아니면 반영되지 않고 Rollback(복구)되어야 한다.
즉, All or Nothing. 작업 단위를 일부분만 실행하지 않는다.
일관성 (Consistency) :
트랜잭션이 그 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성있는 데이터베이스 상태로 변환한다.
여기서 일관성이란, 데이터 타입이 변하지 않는다는 뜻. (int→string X)
독립성 (Isolation) :
둘 이상 트랜잭션이 동시 병행 실행될 경우 트랜잭션 실행 중 타 트랜잭션의 연산이 끼어들 수 없다.
즉, 트랜잭션끼리는 서로를 간섭할 수 없다.
지속성 (Durability) : 성공적 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템이 고장나더라도 영구적으로 반영되어야 한다.

4. 함수 종속의 추론 규칙

1) 분해 규칙

X→ YZ 이면 X → Y와 X → Z이다.

2) 반사 규칙

X → Y 이면 X → Y 와 Y → X 이다.

3) 결합 규칙

X → Y 이고 X → Z 이면 X → YZ 이다.

5. 데이터베이스 회복 기법

1) 회복(Recovery)이란

트랜잭션 도중에 손상된 데이터베이스를 이전 상태로 복귀하는 작업
트랜잭션의 연산을 수행할 때 데이터베이스를 변경하기 전에 log 데이터를 생성한다.
취소(Undo) 연산으로 이미 데이터베이스에 쓰여진 것도 수정할 수 있다.

2) 장애의 유형

트랜잭션 장애, 시스템 장애, 미디어 장애

3) 회복 기법

3-1) 즉각 갱신 기법 (Immediate Update)

트랜잭션의 연산을 수행하여 데이터를 갱신할 때 실제 데이터 베이스에 반영하는 기법
갱신한 모든 내용을 로그(Log)에 보관한다.
회복 작업을 위해 취소(Undo)와 재시도(Redo) 모두 사용할 수 있다.

3-2) 연산 갱신 기법 (Deffered Update)

트랜잭션을 완료할 때까지 데이터베이스에 갱신을 연기하는 기법
트랜잭션 수행으로 갱신할 내용은 로그(Log)에 보관한다.
트랜잭션이 부분 완료 시점에 로그의 기록을 실제 데이터 베이스에 반영한다.
트랜잭션 수행 중에 장애가 발생하여 Rollback해도 취소할 필요가 없다.
재시도(Redo) 작업을 통해 최근의 정상적인 데이터베이스로 회복한 후에 트랜잭션을 재실행 할 수 있다.

3-3) 검사점 기법 (Check Point)

트랜잭션 중간에 검사점을 로그에 보관하여 트랜잭션 전체를 취소하지 않고 검사점까지 취소할 수 있는 기법)

3-4) 그림자 페이지 대체 기법 (Shadow Paging) - 로그가 필요 없음

트랜잭션의 연산으로 갱신할 필요가 있을 때 복사본인 그림자 페이지를 보관하는 기법
트랜잭션을 취소할 때 그림자 페이지를 이용하여 회복
Log, Undo, Redo할 필요가 없다.

6. SQL문

1) DSTINCT

중복 튜플 발견 시 그 중 첫번째 하나만 검색
ex) SELECT DISTINCT 학년 FROM R1;

7. 데이터 ㅇㅇ어

1) DCL(Data Control Language) 데이터 제어어

GRANT : 데이터베이스 사용자에게 사용권한을 부여함
REVOKE : 데이터베이스 사용자의 사용권환을 취소
COMMIT : 데이터베이스 조작 작업이 정상적으로 완료 되었음을 알려줌
ROLLBACK : 데이터베이스 조작 작업이 비정상적으로 작동하여 원래 상태로 복구

2) DDL(데이터 정의어)

CREATE / ALTER / DROP

3) DML(데이터 조작어)

SELECT / INSERT / DELETE / UPDATE *

8. 병행제어 기법

1) 로킹

로킹 단위가 크면 나머지가 다 작아짐 (단위가 작으면 나머지가 다 커짐)
- ex) 로킹 단위가 작아지면 오버헤드가 적어지지만, 병행성 수준이 낮아지고, 공유도 저하됨
로킹의 대상이 되는 객체의 크기를 '로킹 단위'라고 한다.
데이터베이스, 파일, 레코드 등은 로킹 단위가 될 수 없다.
로킹의 단위가 작아지면 로킹 오버헤드가 증가한다.

9. 뷰(View)

하나이상의 테이블로부터 유도되는 가상테이블이며 논리적 독립성이 제공된다.
실제 테이블처럼 권한을 나눌 수 있다.
특정 사용자가 볼 필요가 없는 다른 열들을 배제하고 뷰를 만든 후, 해당 사용자에게 뷰에 대한 권한을 할당하면 테이블 전체에 대한 권한을 부여하지 않아도 된다. (보안 up)
하지만, 자체 인덱스를 가지지 않는다. 따라서 삽입, 삭제, 수정이 제한적이다.

10. 분산 데이터베이스

1) 정의

여러 곳으로 분산되어있는 데이터베이스를 하나의 가상 시스템으로 사용할 수 있도록 한 데이터베이스
논리적으로 동일한 시스템에 속하지만, 네트워크를 통해 물리적으로 분산되어 있는 데이터들의 모임
분산DB가 되기 위해선 6가지 투명성을 만족해야 한다.

2) 6가지 투명성

분할 투명성(단편화) : 하나의 논리적 Relation이 여러 단편으로 분할되어 각 단편의 사본이 여러 사이트에 저장
위치 투명성 : 어떠한 데이터의 물리적인 위치도 알 필요가 없다. (즉, 사용자는 데이터나 입력 시스템의 위치와 무관하게 접근가능). 위치정보는 System Caltalog에 유지
지역사상 투명성 : 지역DBMS와 물리적 DB사이의 Mapping 보장.
중복 투명성 : DB객체가 여러 사이트에 중복되어 있는지 알 필요가 없음 (Replication)
장애 투명성 : 구성요소(DBMS, Computer)의 장애에 무관한 트랜잭션의 원자성유지
병행 투명성 : 다수 트랜잭션 동시수행시 결과의 일관성 유지, Timm stamp, 분산 2단계 Locking을 이용하여 구현

뉴디닐기