데이터베이스란 무엇인가

사용자: "재고가 10개 미만인 상품을 알려줘"
시스템: 즉시 결과 반환 (밀리초 단위)
  →  마우스 (재고: 5)
  →  키보드 (재고: 3)

시점 1: 재고 100개
시점 2: 주문 접수 → 재고 97개 (3개 감소)
시점 3: 입고 → 재고 147개 (50개 증가)
→ 항상 현재 상태를 정확히 반영

시점 T: 
  사용자 A → 상품 목록 조회 (읽기)
  사용자 B → 같은 상품의 재고 수정 (쓰기)
  사용자 C → 같은 상품의 가격 조회 (읽기)
→ DBMS의 동시성 제어가 충돌을 방지

프로그램 A → employees.csv (이름, 부서, 전화번호)
프로그램 B → employees.csv (이름, 부서, 전화번호)
프로그램 C → employees.csv (이름, 부서, 전화번호)

만약 employees.csv에 '이메일' 컬럼을 추가하면?
→ 프로그램 A, B, C를 모두 수정해야 함!
→ 데이터 구조와 프로그램이 강하게 결합

시점 T1: 사용자 A가 파일을 읽음 (재고 = 100)
시점 T2: 사용자 B가 파일을 읽음 (재고 = 100)
시점 T3: 사용자 A가 재고 - 10 = 90으로 저장
시점 T4: 사용자 B가 재고 - 5 = 95로 저장
→ 최종 재고 = 95 (A의 변경이 사라짐!)
→ 올바른 결과는 85여야 함

| 문제점        | 파일 시스템     | DBMS                   |
| ------------- | --------------- | ---------------------- |
| 데이터 종속성 | 프로그램에 종속 | 데이터 독립성 보장     |
| 데이터 중복   | 통제 불가능     | 정규화로 최소화        |
| 동시 접근     | 충돌 발생       | 트랜잭션, 락으로 제어  |
| 보안          | 파일 단위만     | 컬럼/행 수준 세밀 제어 |
| 무결성        | 프로그램 각자   | 선언적 제약 조건       |
| 복구          | 수동 복구       | 로그 기반 자동 복구    |
| 검색          | 순차 탐색       | 인덱스, 옵티마이저     |

┌──────────────────────────────────────────┐
│            사용자 / 응용 프로그램        │
└──────────────┬───────────────────────────┘
               │ SQL 질의
┌──────────────┴─────────────────────────────┐
│              DBMS                          │
│  ┌───────────────────────────────────┐     │
│  │ 질의 처리: SQL 파싱, 최적화, 실행 │     │
│  ├───────────────────────────────────┤     │
│  │ 동시성 제어: 락, MVCC             │     │
│  ├───────────────────────────────────┤     │
│  │ 무결성 관리: PK, FK, CHECK        │     │
│  ├───────────────────────────────────┤     │
│  │ 권한 관리: GRANT, REVOKE          │     │
│  ├───────────────────────────────────┤     │
│  │ 복구 관리: 로그, 체크포인트       │     │
│  └───────────────────────────────────┘     │
└──────────────┬─────────────────────────────┘
               │
┌──────────────┴──────────────────────────────┐
│          데이터베이스 (디스크)              │
└─────────────────────────────────────────────┘

* 데이터 독립성: 구조 변경이 프로그램에 영향 없음
  → 물리적 독립성: 인덱스 변경해도 SQL 수정 불필요
  → 논리적 독립성: 테이블 변경해도 뷰(VIEW)에 영향 없음
* 데이터 중복 최소화: 정규화로 통합 저장
* 데이터 일관성: 무결성 제약 자동 검증
* 동시성 제어: 여러 사용자의 동시 접근 안전
* 보안: 세밀한 접근 권한 관리
* 복구: 장애 발생 시 자동 복구
* 표준화: SQL이라는 표준 질의어

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 데이터베이스 시스템 (Database System)       │
│                                             │
│  ┌───────────┐  ┌─────┐  ┌───────────────┐  │
│  │ 사용자    │  │DBMS │  │ 데이터베이스  │  │
│  │ DBA,      │→ │SW   │→ │ (디스크 저장) │  │
│  │ 개발자,   │  │     │  │               │  │
│  │ 최종사용자│  │     │  │               │  │
│  └───────────┘  └─────┘  └───────────────┘  │
│                                             │
│  ┌───────────────────────────────────────┐  │
│  │ 응용 프로그램 (Application Programs)  │  │
│  │ 웹 서버, 모바일 앱, 분석 도구         │  │
│  └───────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────┘

[학생:김철수]──→[수강]──→[과목:데이터베이스]
     │                          ↑
     └──→[수강]──→[과목:알고리즘]
                        ↑
[학생:이영희]──→[수강]──┘

특징
* 레코드 간 포인터로 연결 (그래프 구조)
* M:N 관계 표현 가능
* 프로그래밍 복잡: 포인터 탐색 코드 직접 작성
* 구조 변경 시 프로그램 수정 필수

계층형/네트워크형:
  "커서를 열고, 부모 레코드를 찾고,
   첫 번째 자식으로 이동하고,
   다음 자식으로 이동하고..."
  → 절차적 탐색 코드 수십 줄

관계형:
  SELECT 이름, 학과 FROM 학생 WHERE 학년 = 3;
  → 선언적 질의 한 줄

┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│ 스키마 (Schema) — "틀"                               │
│  학생(학번 INT, 이름 VARCHAR, 학과 VARCHAR)          │
│                                                      │
│ 인스턴스 (Instance) — "실제 데이터"                  │
│  (20240001, '김철수', '컴퓨터공학')                  │
│  (20240002, '이영희', '전자공학')                    │
│  (20240003, '박지민', '수학')                        │
└──────────────────────────────────────────────────────┘

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 논리적 독립성 (Logical Independence)                   │
│  개념 스키마가 변경되어도 외부 스키마에 영향 없음      │
│  예: 테이블에 컬럼을 추가해도 기존 뷰(View)는 정상 동작│
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 물리적 독립성 (Physical Independence)                  │
│  내부 스키마가 변경되어도 개념 스키마에 영향 없음      │
│  예: 인덱스를 추가/삭제해도 SQL 쿼리는 수정 불필요     │
└────────────────────────────────────────────────────────┘

| 데이터 모델 | 구조              | 대표 DBMS     |
| ----------- | ----------------- | ------------- |
| 계층형      | 트리              | IMS           |
| 네트워크형  | 그래프            | CODASYL       |
| 관계형      | 테이블 (릴레이션) | Oracle, MySQL |
| 객체지향    | 객체              | ObjectStore   |
| 객체관계형  | 테이블 + 객체     | PostgreSQL    |
| 문서        | JSON/BSON 문서    | MongoDB       |
| 키-값       | 해시 맵           | Redis         |
| 그래프      | 노드 + 엣지       | Neo4j         |

┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 데이터베이스 = 공유 + 통합 + 저장 + 운영 데이터    │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4대 특성                                           │
│  실시간 접근성: 즉시 응답                          │
│  계속적 변화: 항상 최신 상태                       │
│  동시 공유: 여러 사용자 동시 접근                  │
│  내용 기반 참조: 값으로 데이터 검색                │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 파일 시스템 한계 → DBMS가 해결                     │
│  종속성 → 독립성     중복 → 정규화                 │
│  동시성 → 트랜잭션   보안 → 권한                   │
│  무결성 → 제약조건   복구 → 로그 기반              │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 발전 과정                                          │
│  파일 → 계층형 → 네트워크형 → 관계형 → NoSQL/NewSQL│
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ DB 시스템 = 데이터베이스 + DBMS + 사용자 + 응용    │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 핵심 용어                                          │
│  스키마: DB의 구조 정의 (설계도)                   │
│  인스턴스: 특정 시점의 실제 데이터 (건물)          │
│  메타데이터: 데이터에 대한 데이터 (데이터 사전)    │
│  데이터 독립성: 논리적 독립성 + 물리적 독립성      │
└────────────────────────────────────────────────────┘