시나공 정보처리기사 실기 요약 2장 데이터 입/출력 구현

SECTION 034 데이터베이스 개요

(2) 데이터베이스(Database)

데이터베이스는 다음과 같이 구분하여 정의할 수 있다.

- 통합된 데이터(Integrated Date) : 자료의 중복을 배제한 데이터의 모임

- 저장된 데이터(Stored Data) : 컴퓨터가 접근할 수 있는 저장 매체에 저장된 자료

- 운영 데이터(Operational Data) : 조직의 고유한 업무를 수행하는 데 반드시 필요한 자료

- 공용 데이터(Shared Data) : 여러 응용 시스템들이 공동으로 소유하고 유지하는 자료

(3) DBMS(DataBase Management System; 데이터베이스 관리 시스템)

데이터베이스를 관리해주는 소프트웨어이다.

정의(Definition) 기능	데이터의 형(Type)과 구조에 대한 정의, 이용 방식, 제약 조건 등을 명시하는 기능
조작(Manipulation) 기능	데이터 검색, 갱신, 삽입, 삭제 등을 위해 인터페이스 수단을 제공하는 기능
제어(Control) 기능	데이터의 무결성, 보안, 권한 검사, 병행 제어를 제공하는 기능

(5) 스키마(Schema)

스키마는 데이터베이스의 구조와 제약조건에 관한 전반적인 명세를 기술한 것이다.

종류	내용
외부 스키마	사용자나 응용 프로그래머가 각 개인의 입장에서 필요로 하는 데이터 베이스의 논리적 구조를 정의한 것
개념 스키마	데이터베이스의 전체적인 논리적 구조 모든 응용 프로그램이나 사용자들이 필요로 하는 데이터를 종합한 조직 전체의 데이터베이스로, 하나만 존재함
내부 스키마	물리적 저장장치의 입장에서 본 데이터베이스 구조 실제로 저장될 레코드의 형식, 저장 데이터 항목의 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 등을 나타냄
DB

 

SECTION 035 데이터베이스 설계

(3) 데이터베이스 설계 순서

요구 조건 분석	요구 조건 명세서 작성
개념적 설계	개념 스키마, 트랜잭션 모델링, E-R 모델
논리적 설계	목표 DBMS에 맞는 논리 스키마 설계, 트랜잭션 인터페이스 설계
물리적 설계	목표 DBMS에 맞는 물리적 구조의 데이터로 변환
구현	목표 DBMS의 DDL(데이터 정의어)로 데이터베이스 생성, 트랜잭션 작성

(5) 개념적 설계(정보 모델링, 개념화)

트랜잭션 모델링을 병행 수행한다.

E-R 다이어그램으로 작성한다.

개념 스키마를 설계

(6) 논리적 설계(데이터 모델링)

물리적 저장장치에 저장할 수 있도록 변환, 논리적 자료 구조로 변환(mapping)시키는 과정

개념 스키마를 설계하는 단계, 개념 스키마를 평가 및 정제

트랜잭션의 인터페이스를 설계

(7) 물리적 설계(데이터 구조화)

물리적 저장장치에 저장할 수 있는 물리적 구조의 데이터로 변환

데이터베이스 파일의 저장 구조 및 액세스 경로를 결정

저장 레코드의 형식, 순서, 접근 경로, 조회 집중 레코드 등의 정보를 사용

 

SECTION 036 데이터 모델의 개념

(4) 데이터 모델의 표시할 요소

요소	내용
구조(Structure)	논리적으로 표현된 개체 타입들 간의 관계로서 데이터 구조 및 정적 성질 표현
연산(Operation)	데이터베이스에 저장된 실제 데이터를 처리하는 작업에 대한 명세로서 데이터베이스를 조작하는 기본 도구
제약 조건(Constraint)	데이터베이스에 저장될 수 있는 실제 데이터의 논리적인 제약 조건

 

SECTION 037 데이터 모델의 구성 요소

(1) 개체(Entity)

개념이나 정보 단위 같은 현실 세계의 대상체

유형, 무형의 정보

(2) 속성(Attribute)

디그리(Degree) 또는 차수

(5) 관계(Relationship)

개체와 개체 사이의 논리적인 연결을 의미한다.

(6) 관계의 형태

형태	내용
일 대 일(1:1)	개체 집합 A의 각 원소가 개체 집합 B의 원소 한개와 대응하는 관계
일 대 다(1:N)	개체 집합 A의 각 원소는 개체 집합 B의 원소 여러 개와 대응하고 있지만, 개체 집합 B의 각 원소는 개체 집합 A의 원소 한 개와 대응하는 관계
다 대 다(N:N)	개체 집합 A의 각 원소는 개체 집합 B의 원소 여러 개와 대응하고, 개체 집합 B의 각 원소도 개체 집합  A의 원소 여러개와 대응하는 관계

 

SECTION 038 식별자(Identifier)

(1) 식별자

하나의 개체 내에서 가가의 인스턴스를 유일(Unique)하게 구분할 수 있는 구분자이다.

(4) 주 식별자의 특징

특징	내용
유일성	개체 내의 모든 인스턴스들은 주 식별자에 의해 유일하게 구분 되어야 함
최소성	유일성을 만족시키기에 필요한 최소한의 속성으로만 구성되어야 함
불변성	주 식별자가 특정 개체에 한 번 지정되면 그 식별자는 변하지 않아야 함
존재성	주 식별자가 지정되면 식별자 속성에 반드시 데이터 값이 존재해야 함

 

SECTION 039 E-R(개체-관계) 모델

(1) E-R(Entity-Relationship, 개체-관계) 모델

1976년 피터 첸에 의해 제안

개념적 데이터 모델에 가장 대표적인 것

데이터를 개체, 관계, 속성으로 묘사

E-R 다이어그램으로 표현, 1:1, 1:N, N:M 등의 관계 유형

(2) E-R 다이어그램

 

SECTION 040 관계형 데이터베이스의 구조 / 관계형 데이터 모델
(2) 관계형 데이터베이스의 릴레이션 구조

(4) 속성(Attribute)

데이터를 구성하느 가장 작은 논리적 단위

데이터 항목 또는 데이터 필드

속성의 수를 디그리(Degree) 또는 차수

(5) 도메인(Domain)

하나의 애트리뷰트가 취할 수 있는 같은 타입의 원자(Atomic)값들의 집합

 

SECTION 041

관계형 데이터베이스의 제약 조건 - 키(Key)

(2) 후보키(Candidate Key)

(3) 기본킨(Primary Key)

주키(Main Key), 중복된 값을 가질 수 없다.

기본키는 NULL 값을 가질 수 없다.

(4) 대체키(Alternate Key)

(5) 슈퍼키(Super Key)

유일성은 만족하지만, 최소성은 만족하지 못한다.

(6) 외래키(Foreign Key)

다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

 

SECTION 042

(2) 무결성의 종류

종류	내용
개체 무결성	기본 테이블의 기본키를 구성하는 어떤 속성도 Null 값이나 중복값을 가질 수 없다는 규정
참조 무결성	외래키 값은 Null이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일해야 함, 즉 릴레이션은 참조할 수 없는 외래키 값을 가질 수 없다는 규정
도메인 무결성	주어진 속성 값이 정의된 도메인에 속한 값이어야 한다는 규정

(3) 데이터 무결성 강화

애플리케이션	데이터 생성, 수정, 삭제 시 무결성 조건을 검증하는 코드를 프롣그램 내에 추가함
데이터베이스 트리거	트리거 이벤트에 무결성 조건을 실행하는 절차형 SQL을 추가함
제약 조건	데이터베이스에 제약 조건을 설정하여 무결성을 유지함

 

SECTION 043 관계댕수 및 관계해석

(2) 순수 관계 연산자

종류	특징	기호
Select	릴레이션에 존재하는 튜플 중에서 선택 조건을 만족하는 튜플의 부분집합을 구하여 새로운 릴레이션을 만드는 연산 릴레이션의 행에 해당하는 튜플(Tuple)을 구하는 것이므로 수평 연산이라고 함	∂(시그마)
Project	주어진 릴레이션에서 속성 리스트(Attribute List)에 제시된 속성 값맏을 추출하여 새로운 릴레이션을 만드는 연산 연산 결과에 중복이 발생하면 중복이 제거됨 릴레이션의 열에 해당하는 속성을 추출하는 것이므로 수직 연산자라고도 함	(파이)
Join	공통 속성을 중심으로 두 개의 릴레이션을 하나로 합쳐서 새로운 릴레이션을 만드는 연산 Join 결과는 Cartesian Product(교차곱)*를 수행한 다음 Select를 수행한 것과 같음
Division	X	÷

 

SECTION 044 이상/함수적 종속

(1) 이상(Anomaly)

이상이란 테이블에서 일부 속성들의 종속으로 인해 데이터의 중복이 발생하고, 이 중복으로 인해 테이블 조작 시 문제가 발생하는 현상을 의미

삽입 이상(Insertion Anomaly) : 테이블에 데이터를 삽입할 때 의도와는 상관없이 원하지 않는 값들로 인해 삽일할 수 없게 되는 현상이다.

삭제 이상(Deletion Anomaly) : 테이블에서 한 튜플을 삭제할 때 의도와는 상관없는 값들도 함께 삭제되는, 즉 연쇄 삭제가 발생하는 현상이다.

갱신 이상(Update Anomaly) : 테이블에서 튜플에 있는 속성 값을 갱신할 때 일부 튜플의 정보만 갱신되어 정보에 불일치성(Inconsistency)이 생기는 현상

(2) 함수적 종속(Functional Dependency)

Y는 X에 함수적 종속 또는 X가 Y를 함수적으로 결정한다고 하고 X->Y로 표기한다.

X를 결정자(Determinant)라 하고, Y를 종속자(Dependent)라고 한다.

 

SECTION 반정규화(Denormalization)

(1) 반정규화

반정규화는 시스템의 성능을 향상하고 개발 및 운영의 편의성 등을 높이기 위해 정규화된 데이터 모델을 의도적으로 통합, 중복, 분리하여 정규화 원칙을 위배하는 행위

반정규화의 방법

- 테이블 통합

- 테이블 분할

- 중복 테이블 추가

- 중복 속성 추가

 

SECTION 트랜잭션 분석/CRUD 분석

(2) 트랜잭션의 특성

특성	의미
Atomicity(원자성)	트랜잭션의 연산은 데이터베이스에 모두 반영되도록 완료(Commit)되든지 아니면 전혀 반영되지 않도록 복구(Rollback) 되어야 한다.
Consistency(일관성)	트랜잭션이 그 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성 있는 데이터베이스 상태로 변환함
Isolation(독립성, 격리성, 순차성)	둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되는 경우 어느 하나의 트랜잭션 실행중에 다른 트랜잭션의 연산이 끼어들 수 없음
Durability(영속성, 지속성)	성공적으로 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템이 고장더라도 영구적으로 반영되어야 함

(3) CRUD 분석

() CRUD 매트릭스

- Create, Read, Update, Delete의 앞 글자가 들어가며

 

SECTION 050 인덱스

(3) 클러스터드/넌클러스터드 인덱스

종류	내용
클러스터드 인덱스(Clustered Index)	- 인덱스 키의 순서에 따라 데이터가 정렬되어 저장되는 방식 - 실제 데이터가 순서대로 저장되어 있어 인덱스를 검색하지 않아도 원하는 데이터를 빠르게 찾을 수 있음
넌클러스터드 인덱스(Non-Clustered Index)	- 인덱스의 키 값만 정렬되어 있고 실제 데이터는 정렬되지 않는 방식 - 데이터 삽입, 삭제 발생 시 순서를 유지하기 위해 데이터를 재정렬해야 함

 

SECTION 054 데이터베이스 이중화/서버 클러스터링

(1) 데이터베이스 이중화(Database Replication)

서비스 중단이나 물리적 손상 발생 시 이를 복구하기 우이해 동일한 데이터베이스를 복제하여 관리

 

(2) 데이터베이스 이중화의 분류

Eager 기법	트랜잭션 수행 중 데이터 변경이 발생하면 이중화된 모든 데이터베이스에 즉시 전달하여 변경 내용이 즉시 적용되도록 하는 기법
Lazy 기법	- 트랜잭션의 수행이 종료되면 변경 사실을 새로운 트랜잭션에 작성하여 각 데이터베이스에 전달되는 기법 - 데이터베이스마다 새로운 트랜잭션이 수행되는 것으로 간주됨

(5) RTO/RPO

RTO(Recovery Time Objective, 목표 복구 시간)	비상사태 또는 업무 중단 시점으로부터 복구되어 가동될 때까지의 소요 시간을 의미함
RPO(Recovery Point Objective, 목표 복구 시점)	비상사태 또는 업무 중단 시점으로부터 데이터를 복구할 수 있는 기준점을 의미함

 

SECTION 055 데이터베이스 보안

(3) 접근통제

- 접근통제 기술

정책	특징
임의 접근통제(DAC, Discretionary Access Control)	데이터에 접근한느 사용자의 신원에 따라 접근 권한을 부여하는 방식 데이터 소유자가 접근통제 권한을 지정하고 제어함
강제 접근통제(MAC, Mandatory Access Control)	주체와 객체의 등급을 비교하여 접근 권한을 부여하는 방식 시스템이 접근통제 권한을 지정함
역활기반 접근통제(RBAC, Role Based Access Control)	사용자의 역활에 따라 접근 권한을 부여하는 방식 중앙관리자가 접근통제 권한을 지정함

 

SECTION 057 스토리지

(2) DAS(Direct Attached Storage)

DAS는 서버와 저장장치를 전용 케이블로 직접 연결하는 방식이다.

(3) NAS(Network Attached Storage)

NAS는 서버와 저장장치를 네트워크를 통해 연결하는 방식이다.

(4) SAN(Storage Area Network)

서버와 저장장치를 연결하는 전용 네트워크를 별도로 구성하는 방식

 

SECTION 060 자료구조

(3) 연속 리스트(Contiguous List)

- 연속 리스트는 배열과 같이 연속되는 기억장소에 저장되는 자료 구조

- 중간에 데이터를 삽입하기 위해서는 연속된 빈 공간이 있어야 한다.

- 삽입/삭제 시 자료의 이동이 필요하다.

(4) 연결 리스트(Linked List)

노드의 포인터 부분을 이용하여 서로 연결시킨 자료 구조이다.

연결을 위한 링크(포인터) 부분이 필요하기 때문에 기억 공간의 이용 효율이 좋지 않다.

접근 속도가 느리고, 연결이 끊어지면 다음 노드를 찾기 어렵다.

(5) 스택(Stack)

후입선출(LIFO; Last In First Out) 방식으로 자료를 처리한다.

데이터가 삽입되면 오버플로(Overflow)가 발생한다.

삭제할 데이터가 없는 상태에서 데이터를 삭제하면 언더플로(Underflow)가 발생한다.

(6) 큐(Queue) -> 공정성 보장

선입선출(FIFO; First In First Out) 방식으로 처리한다.

시작을 표시하는 프런트(Front) 포인터와 끝을 표시하는 리어(Rear) 포인터가 있다.

 

SECTION 061 트리(Tree)

(2) 트리 관련 용어

디그리(Degree, 차수) : 각 노드에서 뻗어나온 가지의 수

 

SECTION 062 이진 트리(Tree)

(2) 트리의 운행법

Preorder(전위) 운행 : Root -> Left -> Right 순으로 운행한다. A, B, C

Inorder(중위) 운행 : Left -> Root -> Right 순으로 운행한다. B, A, C

Postorder(후위) 운행 : Left -> Right -> Root 순으로 운행한다. B, C, A

 

(6) 수식의 표기법

전위 표기법(PreFix) : 연산자 -> Left -> Right, +AB

중위 표기법(InFix) : Left -> 연산자 -> Right, A+B

후위 표기법(PostFix) : Left -> Right -> 연산자, AB+