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스키마 (Schema)

• 개념
  • 데이터베이스의 구조와 제약 조건에 관하여 전반적인 명세를 기술한 메타데이터의 집합
    • 메타 데이터: 어떤 목적을 가지고 만들어진 데이터
  • 데이터 개체(Entity), 속성(Attribute), 관계(Relationship) 뿐만 아니라 데이터들의 제약 조건 등에 관해 전반적으로 정의함
• 특징
  • 스키마는 데이터 사전(Data Dictonary)에 저장됨
    • 데이터 사전: 데이터 항목들에 대한 정보를 지정한 중앙 저장소(테이블 및 뷰들의 집합)
  • 현실 세의 특정한 한 부분의 표현으로, 특정 데이터 모델을 이용해서 만들어짐
  • 스키마는 시간에 따라 불변인 특징을 가지고 있음
  • 스키마는 데이터의 구조적 특성을 의미하며, 인스턴스에 의해 규정됨

데이터 구조 간의 사상과 데이터 독립성

• 데이터베이스의 독립성을 유지하기 위해서 사상(Mapping)이라는 데이터 독립성 구현 기법을 사용함
  • 이를 이용하여 논리적, 물리적 구조가 변하더라도 응용 프로그램의 변형 없이 변경된 데이터를 사용할 수 있게 되었음
• 사진 참고) 응용 프로그램에 B라는 중복 데이터가 존재하며, 논리적 구조에 있는 B가 변경되어 B'이 되었다고 가정해보자
  • 각 응용 프로그램에서 B라는 데이터를 사용할 경우, 응용 프로그램에서는 직접 B라는 데이터를 변경된 B'로 변경하지 않고 논리적 구조에서 존재하는 B'를 Mapping하여 사용함
  • 이를 통해 논리적 구조가 변하더라도 응용 프로그램에는 영향을 끼치지 않음

데이터베이스 독립성 종류

• 논리적 데이터 독립성

  • 외부 스키마와 개념 스키마 단계의 사상으로, 응용 프로그램에 영향을 주지 않고 논리적 데이터 구조의 변경이 가능함

• 물리적 데이터 독립성

  • 개념 스키마와 내부 스키마 단게의 사상으로, 응용 프로그램에 영향을 주지 않고 물리적 데이터 구조의 변경이 가능함

스키마의 3계층

스키마는 데이터베이스의 독립성을 위해서 사용자의 관점에 따라 3계층으로 나누어짐

외부 스키마 (External Schema, View Schema)

• 개념
  • 각 사용자 관점에서 정의한 논리적인 구조로, 개개인의 사용자나 응용 프로그래머가 접근하는 데이터베이스
  • 실세계에 존재하는 데이터들을 어떤 형식, 구조, 배치 화면을 통해 사용자에게 보여줄 것인가에 대해 정의함
• 특징
  • 하나 이상의 외부 스키마가 존재할 수 있으며, 하나의 외부 스키마를 여러 개의 응용 프로그램이나 사용자가 사용할 수 있음
  • 동일한 데이터에 대해서 서로 다른 관점을 정의할 수 있도록 허용함
  • 전체 데이터베이스의 한 논리적인 부분으로 볼 수 있으므로 서브스키마라고도 불림
  • 일반 사용자는 질의어(SQL)을 이용하여 DB를 쉽게 사용할 수 있음

개념 스키마 (Conceptual Schema, Logical Schema)

• 개념
  • 데이터베이스의 전체 조직에 대한 논리적인 구조로, 모든 응용 프로그램이나 사용자들이 필요로 하는 데이터를 종합한 조직 전체의 데이터베이스
  • 기관이나 조직체의 관점에서 데이터베이스를 정의함
• 특징
  • 데이터 베이스 관리자(DBA)에 의해 구성되고, 데이터베이스 당 딱 하나 존재함
  • 개체간의 관계와 제약 조건을 나타내고 데이터베이스의 접근 권한, 보안 및 무결성 규칙에 관한 명세를 정의함
  • 데이터베이스 파일에 저장되는 데이터의 형태를 나타내는 것으로, 단순히 스키마라고 하면 개념 스키마를 의미함

내부 스키마 (Internal Schema, Physical Schema)

• 개념
  • 물리적 저장장치의 입장에서 본 데이터베이스 구조로, 물리적인 저장장치와 밀접한 계층
  • 개념 스키마를 디스크 기억 장치에 물리적으로 구현하기 위한 방법을 기술한 것
• 특징
  • 실제로 데이터베이스에 저장될 레코드의 물리적인 구조를 정의하고, 저장 데이터 항목의 표현 방법과 내부 레코드의 물리적 순서 등을 나타냄
  • 시스템 프로그래머나 시스템 설계자가 보는 관점의 스키마

데이터베이스 스키마 디자인

데이터베이스를 구성하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 비효율적인 스키마 디자인은 추가 메모리와 리소스를 관리하고 소비하기 어렵기 때문에 데이터베이스 생성에 가장 적합한 스키마 디자인을 사용해야 함

• 평면 모델(Flat Model)

  
  • 데이터를 2차원 단일 배열로 생성함
  • 서로 다른 엔티티 간에 복잡한 관계가 없는 간단한 테이블 및 데이터베이스에 적합함

• 계층적 모델(Hierarchical Model)

  
  • 루트 데이터 노드에서 분기되는 하위 노드가 있는 트리와 같은 구조를 가짐
  • 가계도 또는 생물학적 분류와 같은 중첩 데이터를 저장하는 데 적합함

• 네트워크 모델(Network Model)

  
  • 계층적 모델과 마찬가지로 데이터를 서로 연결된 노드로 취급하지만, 다대다 관계, 다대다 주기 등 보다 복잡한 연결을 허용함
  • 위치 간의 상품 및 자재 이동이나 특정 작업을 수행하는 데 필요한 워크플로를 모델링하는 데 적합함

• 관계형 모델(Relational Model)

  
  • 일련의 테이블, 행, 열로 데이터를 구성하고 서로 다른 엔티티 간의 관계를 사용함
  • 관계형 데이터베이스에 사용되며 객체 지향 프로그래밍에 적합함

• 스타 스키마(Star Schema)

  
  • 데이터를 "팩트"와 "차원"으로 구성하는 관계형 모델의 발전된 형태
  • 팩트 데이터는 숫자(예: 제품 판매량)이고, 차원 데이터는 설명(예: 제품 가격, 색상, 중량)

• 눈송이 스키마(Snowflake Schema)

  
  • 스타 스키마를 추가로 추상화 한 형태
  • 팩트 테이블은 자체 차원 테이블이 있을 수도 있는 차원 테이블을 가르키며 데이터베이스 내에서 가능한 설명을 확장함

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[DB기초] 스키마란 무엇인가?
Database Schemas
스키마
데이터베이스 스키마 설계에 대한 전체 가이드
6 Database Schema Designs and How to Use Them