[11] SQL응용 -데이터베이스의 기본 (DDL, DML, DCL)

트랜잭션(Transaction): 인가받지 않은 사용자로부터 데이터를 보장하기 위해 DBMS가 가져야 하는 특성이자, 데이터베이스 시스템에서 하나의 논리적 기능을 정상적으로 수행하기 위한 작업의 기본 단위이다.

트랙잭션 특성 (A/C/I/D)

특성	설명	주요기법
원자성(Atomicity)	분해가 불가능한 작업의 최소단위 연산 전체가 성공 또는 실패 하나라도 실패할 경우 전체가 취소되어야 하는 특성	Commit/Rollback 회복성 보장
일관성(Consistency)	트랜잭션이 실행 성공 후 항상 일관된 데이터베이스 상태를 보존해야 하는 특성	무결성 제약조건 동시성 제어
격리성(Isolation)	트랜잭션이 실행 중 생성하는 연산의 중간 결과를 다른 트랜잭션이 접근 불가능한 특성	Read Uncommited Read Commited Repeatable Read Serializable
영속성(Durability)	성공이 완료된 트랜잭션의 결과는 영속적으로 데이터베이스에 저장하는 특성	회복기법

트랜잭션 상태 변화 (활/부/완/실/철)

• 활동 상태(Active): 초기 상태, 트랜잭션이 실행 중일 때 가지는 상태
• 부분 완료 상태(Partially Committed): 마지막 명령문이 실행된 후에 가지는 상태
• 완료 상태(Committed): 트랜잭션이 성공적으로 완료된 후 가지는 상태
• 실패 상태(Failed): 정상적인 실행이 더 이상 진행될 수 없을 때 가지는 상태
• 철회 상태(Aborted): 트랜잭션이 취소되고 데이터베이스가 트랜잭션 시작 전 상태로 환원된 상태

트랜잭션 제어언어: 트랜잭션 제어 언어는 TCL(Transaction Control Language)라고 하며, 트랜잭션의 결과를 허용하거나 취소하는 목적으로 사용되는 언어를 지칭한다.

TCL 명령어 (커/롤/체)

명령어	핵심	설명
커밋(COMMIT)	트랜잭션 확정	트랜잭션을 메모리에 영구적으로 저장하는 명령어
롤백(ROLLBACK)	트랜잭션 취소	트랜잭션 내역을 저장 무효화시키는 명령어
체크포인트(CHECKPOINT)	저장 시기 설정	ROLLBACK을 위한 시점을 지정하는 명령어

병행 제어(Concurrency Control): 병행 제어는 다수 사용자 환경에서 여러 트랜잭션을 수행할 때, 데이터베이스 일관성 유지를 위해 상호작용을 제어하는 기법이다.

병행 제어 미보장 시 문제점 (갱/현/모/연)

• 갱신 손실(Lost Update): 먼저 실행된 트랜잭션의 결과를 나중에 실행된 트랜잭션이 덮어쓸 때 발생하는 오류
• 현황 파악오류(Dirty Read): 트랜잭션의 중간 수행 결과를 다른 트랜잭션이 참조하여 발생하는 오류
• 모순성(Inconsistency): 두 트랜잭션이 동시에 실행되어 데이터베이스의 일관성이 결여되는 오류
• 연쇄복귀(Cascading Rollback): 복수의 트랜잭션이 데이터 공유 시 특정 트랜잭션이 처리를 취소할 경우 트랜잭션이 처리한 곳의 부분을 취소하지 못하는 오류

병행 제어 기법의 종류

• 로킹(Locking): 같은 자원을 액세스하는 다중 트랜잭션 환경에서 DB의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 트랜잭션의 순차적 진행을 보장하는 직렬화 기법
• 낙관적 검증: 트랜잭션이 어떠한 검증도 수행하지 않고 일단 트랜잭션을 수행하고 트랜잭션 종료 시 검증을 수행하여 데이터베이스에 반영하는 기법
• 타임 스탬프 순서(Time Stamp Ordering): 트랜잭션과 트랜잭션이 읽거나 갱신한 데이터에 대해 트랜잭션이 실행을 시작하기 전에 타임 스탬프를 부여하여 부여된 시간에 따라 트랜잭션 작업을 수행하는 기법
• 다중버전 동시성 제어(MVCC; Multi Version Concurrency Control): 트랜잭션의 타임스탬프와 접근하려는 데이터의 타임스탬프를 비교하여 직렬가능성이 보장되는 적절한 버전을 선택하여 접근하도록 하는 기법

고립화 수준(Isolation Level): 고립화 수준은 다른 트랜잭션이 현재의 데이터에 대한 무결성을 해치지 않기 위해 잠금을 설정하는 정도이다.

고립화 수준 종류

• Read Uncommitted: 한 트랜잭션에서 연산(갱신) 중인(아직 커밋되지 않은) 데이터를 다른 트랜잭션이 읽는 것을 허용하는 수준; 연산(갱신)중인 데이터에 대한 연산은 불허
• Read Committed: 한 트랜잭션에서 연산(갱신)을 수행할 때, 연산이 완료될 때까지 연산 대상 데이터에 대한 읽기를 제한하는 수준; 연산이 완료되어 커밋된 데이터는 다른 트랜잭션이 읽는 것을 허용
• Repeatabel Read: 선행 트랜잭션이 특정 데이터를 읽을 때 트랜잭션 종료 시까지 해당 데이터에 대한 갱신 삭제를 제한하는 수준
• Serializable Read: 선행 트랜잭션이 특정 데이터 영역을 순차적으로 읽을 때, 해당 데이터 영역 전체에 대한 접근 제한하는 수준

회복 기법(Recovery): 트랜잭션을 수행하는 도중 장애로 인해 손상된 데이터베이스를 손상되기 이전의 상태로 복구시키는 작업이다.

회복기법 종류 (회/로/체/그)

기법	설명
로그 기반 회복 기법	지연 갱신 회복 기법과 즉각 갱신 회복 기법이 있음 지연 갱신 회복 기법(Deferred Update): 트랜잭션이 완료되기 전까지 데이터베이스에 기록하지 않는 기법 즉각 갱신 회복 기법(Immediate Update): 트랜잭션 수행 중 갱신 결과를 바로 DB에 반영하는 기법
체크 포인트 회복 기법(Checkpoint Recovery)	장애 발생 시 검사점 이후에 처리된 트랜잭션에 대해서만 장애 발생 이전의 상태로 복원시키는 회복 기법
그림자 페이징 회복 기법(Shadow Paging Recovery)	데이터베이스 트랜잭션 수행 시 복제본을 생성하여 데이터베이스 장애 시 이를 이용해 복구하는 기법

데이터 정의어(DDL; Data Definition Language): 데이터를 정의하는 언어로서 '데이터를 담는 그릇을 정의하는 언어'이다. 테이블과 같은 데이터 구조를 정의하느 데 사용되는 명령어들로 특정 구조를 생성, 변경, 삭제, 이름을 바꾸는 데이터 구조와 관련된 명령어들을 데이터 정의어라고 부른다.

DDL대상 (도/스/테/뷰/인)

DDL 대상	설명
도메인(Domain)	하나의 속성이 가질 수 있는 원자값들의 집합 속성의 데이터 타입과 크기, 제약조건 등의 정보
스키마(Schema)	데이터베이스의 구조, 제약조건 등의 정보를 담고 있는 기본적인 구조 외부 스키마(External Schema): 사용자나 개발자의 관점에서 필요로 하는 데이터베이스의 논리적 구조; 사용자 뷰를 나타냄; 서브 스키마로 불림 개념 스키마(Conceptual Schema): 데이터베이스의 전체적인 논리적 구조; 전체적인 뷰를 나타냄; 개체 간의 관계, 제약조건, 접근 권한, 무결성, 보안에 대해 정의 내부 스키마(Internal Schema): 물리적 저장장치의 관점에서 보는 데이터베이스 구조; 실제로 데이터베이스에 저장될 레코드의 형식을 정의하고 저장 데이터 항목의 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 등을 표현
테이블(Table)	데이터 저장 공간
뷰(View)	하나 이상의 물리 테이블에서 유도되는 가상의 테이블
인덱스(Index)	검색을 빠르게 하기 위한 데이터 구조

테이블 관련 용어

• 튜플(Tuple)/행(Row)
  • 테이블 내의 행을 의미하며 레코드(Record)라고도 함
  • 튜플은 릴레이션(Relation)에서 같은 값을 가질 수 없음
• 애트리뷰트(Attribute)/열(Column)
  • 테이블 내의 열을 의미
  • 열의 개수를 차수(Degree)라고 함
• 식별자(Identifier)
  • 여러 개의 집합체를 담고 있는 관계형 데이터베이스에서 각각의 구분할 수 있는 논리적인 개념
• 카디널리티(Cardinality): 튜플(Tuple)의 개수 (행 개수)
• 차수(Degree): 애트리뷰트(Attribute)의 개수 (열 개수)
• 도메인(Domain): 하나의 애트리뷰트가 취할 수 있는 같은 타입의 원자값 들의 집합

뷰(View)의 특징

• 논리적 데이터 독립성 제공: 데이터베이스에 영향을 주지 않고 애플리케이션이 원하는 형태로 데이터에 접근 가능
• 데이터 조직 연산 간소화: 애플리케이션이 원하는 형태의 논리적 구조를 형성하여 데이터 조작 연산을 간소화
• 보안 기능 제공: 특정 필드만을 선택해 뷰를 생성할 경우 애플리케이션은 선택되지 않은 필드의 조회 및 접근 불가
• 뷰 변경 불가: 뷰 정의는 ALTER문을 이용하여 변경할 수 없음; 뷰를 생성할 때는 CREATE, 제거할 때는 DROP문을 사용.

뷰의 목적: 뷰를 사용하는 주된 이유는 단순 질의어를 사용할 수 있기 때문이다.

뷰의 장점: 논리적 독립성 제공, 사용자 데이터 관리 용이, 데이터 보안의 용이

뷰의 단점: 뷰 자체 인덱스 불가, 뷰 정의 변경 불가, 데이터 변경 제약 존재

인덱스(Index): 인덱스는 데이터를 빠르게 찾을 수 있는 수단으로서, 테이블에 대한 조회 속도를 높여주는 자료 구조이다.

인덱스 종류 (순/해/비/함/단/결/클)

• 순서 인덱스(Ordered Index)
  • 데이터가 정렬된 순서로 생성되는 인덱스
  • B-Tree 알고리즘 활용
• 해시 인덱스(Hash Index)
  • 해시 함수에 의해 직접 데이터에 키 값으로 접근하는 인덱스
  • 데이터 접근 비용이 균일, 튜플양에 무관
• 비트맵 인덱스(Bitmap Index)
  • 각 컬럼에 적은 개수 값이 저장된 경우 선택하는 인덱스
  • 수정 변경이 적을 경우 유용
• 함수기반 인덱스(Functional Index)
  • 수식이나 함수를 적용하여 만든 인덱스
• 단일 인덱스(Singled Index)
  • 하나의 컬럼으로만 구성한 인덱스
  • 주 사용 컬럼이 하나일 경우 사용
• 결합 인덱스(Concatenated Index)
  • 두 개 이상의 컬럼으로 구성한 인덱스
  • WHERE조건으로 사용하는 빈도가 높은 경우 사용
• 클러스터드 인덱스(Clustered Index)
  • 기본 키(PK) 기준으로 레코드를 묶어서 저장하는 인덱스
  • 저장 데이터의 물리적 순서에 따라 인덱스가 생성
  • 특정 범위 검색 시 유리함

DDL명령어 (크/알/드/트)

구분	DDL명령어	설명
생성	CREATE	데이터베이스 오브젝트 생성하는 명령어
수정	ALTER	데이터베이스 오브젝트 변경하는 명령어
삭제	DROP	데이터베이스 오브젝트 삭제하는 명령어
	TRUNCATE	데이터베이스 오브젝트 내용 삭제하는 명령어

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테이블 관련 명령어

CREATE TABLE: 테이블을 생성하는 명령이다. 

CREATE TABLE 테이블명
(
	컬럼명 데이터타입 [제약조건],
    ...
);

CREATE TABLE 제약조건

• PRIMARY KEY: 테이블의 기본키를 정의
• FOREIGN KEY: 외래키를 정의
• UNIQUE: 테이블 내에서 얻은 유일한 값을 갖도록 하는 제약조건
• NOT NULL: 해당 컬럼은 NULL값을 포함하지 않도록 하는 제약조건
• CHECK: 개발자가 정의하는 제약조건; 참(TRUE)여야 하는 조건을 지정
• DEFAULT: 데이터를 INSERT할 때 해당 컬럼의 값을 넣지 않는 경우 기본값으로 설정해 주는 제약조건

ALTER TABLE: 테이블을 수정하는 명령이다.

ALTER TABLE 테이블명 ADD 컬럼명 데이터타입 [제약조건]; --컬럼 추가
ALTER TABLE 테이블명 MODIFY 컬럼명 데이터타입 [제약조건]; --컬럼 수정
ALTER TABLE 테이블명 DROP 컬럼명; --컬럼 삭제

DROP TABLE: 테이블을 삭제하는 명령이다.

옵션에는 CASCADE와 RESTRICT옵션이 있다.

• CASCADE: 참조하는 테이블까지 연쇄적으로 제거하는 옵션
• RESTRICT: 다른 테이블이 삭제할 테이블을 참조중이면 제거하지 않는 옵션

DROP TABLE 테이블명 [CASCADE|RESTRICT];

TRUNCATE TABLE: 테이블 내의 데이터들을 삭제하는 명령이다.

TRUNCATE TABLE 테이블명; --테이블명 내의 모든 데이터 삭제(테이블 삭제는 아님)

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VIEW 관련 DDL

CREATE VIEW: 뷰를 생성하는 명령이다.

VIEW테이블의 SELECT문에는 UNIION이나 ORDER BY절을 사용할 수 없다.

CREATE VIEW 사원뷰 AS
	SELECT 사번, 이름
	FROM 사원
	WHERE 성별 = 'M';
    
    --사원 테이블에서 성별 값이 M을 가진 사번, 이름으로 생성된 사원뷰라는 이름의 뷰 생성

CREATE OR REPLACE VIEW: 뷰를 교체하는 명령이다. CREATE VIEW와 사용 방법이 동일하다. (CREATE대신 CREATE OR REPLACE VIEW로만 교체함)

DROP VIEW: 뷰를 삭제하는 명령이다.

DROP VIEW 뷰이름;

※뷰는 수정(ALTER)할 수 없기 때문에 삭제(DROP)하거나 CREATE OR REPLACE VIEW명령을 통해 뷰를 교체해야합니다.

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INDEX관련 DDL

CREATE INDEX: 인덱스를 생성하는 명령이다.

CREATE INDEX 사번인덱스 ON 사원(사번);
--사원 테이블의 사번 컬럼에 대해 사번인덱스라는 인덱스 명으로 인덱스 생성

ALTER INDEX: 인덱스를 수정하는 명령이다; 기존 인덱스를 삭제하고 신규 인덱스를 생성하는 방식으로 사용을 권고한다.

ALTER INDEX 사번인덱스 ON 사원(사번);
--사원테이블의 사번컬럼에 대해 사번인덱스라는 인덱스명으로 인덱스 생성

DROP INDEX: 인덱스를 삭제하는 명령이다.

DROP INDEX 사번인덱스;
--사번인덱스라는 인덱스 명을 가지고 있는 인덱스를 삭제

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데이터 조작어(DML; Data Manipulation Language): 데이터 조작어는 데이터베이스에 저장된 자료들을 입력, 수정, 삭제, 조회하는 언어이다.

DML명령어 유형

유형	동작	설명
SELECT	조회	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 조회
INSERT	삽입	테이블 내 칼럼에 데이터를 추가
UPDATE	갱신	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 수정
DELETE	삭제	테이블 내 칼럼에 저장된 데이터를 삭제

SELECT: 데이터의 내용을 조회할 때 사용하는 명령어이다.

SELECT [ALL|DISTINCT] 속성명1, 속성명2,...
FROM 테이블명1, ...
[WHERE 조건]
[GROUP BY 속성명1, ..]
[HAVING 그룹조건]
[ORDER BY 속성 [ASC|DESC]];

SELECT 명령어

구분	설명
SELECT 절	검색하고자 하는 속성명, 계산식을 기술 속성명 별칭은 AS를 사용하며 생략 가능함 2개 이상의 테이블을 대상으로 검색할 때는 '테이블명.속성명'으로 표현 ALL: 모든 튜플을 검색할 때 사용(default) DISTINCT: 중복된 속성이 조회될 경우 그 중 한 개만 검색
FROM 절	질의에 의해 검색될 데이터들을 포함하는 테이블명을 기술
WHERE 절	검색할 조건을 기술
GROUP BY 절	속성값을 그룹으로 분류하고자 할 때 사용
HAVING 절	GROUP BY에 의해 분류한 후 그룹에 대한 조건 지정
ORDER BY 절	속성값을 정렬하고자 할 때 (ASC: 오름차순, DESC: 내림차순)사용

조인(Join): 조인은 두 개 이상의 테이블을 연결하여 데이터를 검색하는 방법이다.

논리적 조인 유형

• 내부 조인(Inner Join): 공통 존재 컬림의 값이 같은 경우를 추출하는 기법
• 외부 조인(Outer Join)
  • 왼쪽 외부 조인(Left Outer Join): 왼쪽 테이블의 모든 데이터와 오른쪽 테이블의 동일 데이터를 추출하는 기법
  • 오른쪽 외부 조인(Right Outer Join): 오른쪽 테이블의 모든 데이터와 왼쪽 테이블의 동일 데이터를 추출하는 기법
  • 완전 외부 조인(Full Outer Join): 양쪽의 모든 데이터를 추출하는 기법
• 교차 조인(Cross Join): 조인 조건이 없는 모든 데이터 조합을 추출하는 기법
• 셀프 조인(Self Join): 자기 자신에게 별칭을 지정한 후 다시 조인하는 기법

INSERT: 데이터의 내용을 삽입할 때 사용하는 명령이다.

INSERT INTO 학생(학번, 성명, 학년, 수강과목)
VALUES(1234, '홍길동', 1, '수학');

--[학생]테이블에 학번이 1234, 성명: '홍길동' 학년:1, 수강과목: '수학'인 학생을 삽입

UPDATE: 데이터의 내용을 변경할 때 사용하는 명령이다.

UPDATE 학생
SET 주소 = '서울'
WHERE 이름 = '홍길동';

--[학생]테이블에 홍길동의 주소를 서울로 수정

DELETE: 데이터의 내용을 삭제할 때 사용하는 명령어이다.

DELETE FROM 학생
WHERE 이름 = '홍길동'

--[학생]테이블에 홍길동에 대한 튜플을 삭제

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데이터 제어어 (DCL; Data Control Language): 데이터 제어어는 데이터베이스 관리자가 데이터 보안, 무결성 유지 병행제어, 회복을 위해 관리자(DBA)가 사용하는 제어용 언어이다.

DCL의 유형

• GRANT (그온투)
  • 사용자 권한 부여
  • 관리자(DBA)가 사용자에게 데이터베이스에 대한 권한을 부여하는 명령어

  • GRANT 권한 ON 테이블 TO 사용자;
    GRANT UPDATE ON 학생 TO 홍길동;
    --관리자가 홍길동에게 [학생]테이블에 대해 UPDATE할 수 있는 권한 부여

• REVOKE (리온프)
  • 사용자 권한 취소
  • 관리자(DBA)가 사용자에게 부여했던 권한을 회수하기 위한 명령어

  • REVOKE 권한 ON 테이블 FROM 사용자
    REVOKE UPDATE ON 학생 FROM 홍길동;
    --관리자가 사용자 홍길동에게 [학생]테이블에 대해 UPDATE할 수 있는 권한을 회수