DB 상호작용: 애플리케이션이 DB와 소통하는 방법
Source: Dev.to
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이전 글에서는 트랜잭션에 초점을 맞췄습니다. 트랜잭션은 동시성 및 장애가 존재할 때 데이터베이스가 올바르게 동작하도록 하는 추상화입니다. 우리는 DBMS가 원자성, 격리성, 그리고 내구성을 보장하는 방식을 살펴보았고, 애플리케이션은 무엇을 수행할지 정의합니다.
하지만 여기서 실질적인 질문이 떠오릅니다:
애플리케이션은 실제로 DBMS와 어떻게 통신하고, 원하는 작업을 어떻게 표현할까요?
현대 데이터베이스 시스템은 파일이나 블록을 직접 조작해서 접근하지 않습니다. 대신 애플리케이션은 잘 정의된 상호작용 모델과 언어를 통해 DBMS와 상호 작용합니다. 이 경계를 이해하는 것은 성능, 격리, 확장성, 그리고 장애 동작까지 결정하기 때문에 매우 중요합니다.
데이터베이스 상호작용의 두 측면
- 상호작용 모델 – 애플리케이션이 DBMS에 연결하고 정보를 교환하는 방식.
- 상호작용 언어 – 애플리케이션이 DBMS를 통해 데이터를 정의하고, 질의하며, 수정하는 방법.
두 선택 모두 실제 시스템에서 데이터베이스가 구축되고 사용되는 방식을 형성합니다.
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DBMS와의 상호작용 모델
DBMS는 일반적으로 두 가지 상호작용 모델 중 하나로 동작합니다:
- 임베디드 모델
- 클라이언트‑서버 모델
각 모델은 서로 다른 시스템 제약 조건과 설계 목표를 반영합니다.
임베디드 DBMS 모델
임베디드 모델에서는 DBMS가 사용자‑레벨 라이브러리로 구현되어 실행 시 애플리케이션의 일부가 됩니다.
특징
- DBMS 코드는 애플리케이션 프로세스 내부에서 실행됩니다.
- 애플리케이션이 DBMS 함수를 직접 호출합니다.
- 통신은 일반 함수 호출을 통해 이루어집니다.
- 모든 실행이 단일 프로세스 주소 공간 내에서 이루어집니다.
이는 사실상 셀프‑서비스 데이터베이스 시스템입니다. 애플리케이션은 다른 라이브러리와 마찬가지로 API를 통해 DBMS와 상호작용합니다. 일부 임베디드 시스템에서는 애플리케이션이 콜백 함수를 등록할 수 있게 하여, DBMS가 애플리케이션 메모리 공간 내부의 데이터를 조작해야 할 때 해당 콜백을 호출합니다.
장점 및 제한점
- 별도의 서버 프로세스가 필요 없음.
- 오버헤드 최소화.
- 메모리 사용량이 적음.
- 애플리케이션과 DBMS 간 결합도가 높음.
- 동시성 및 확장성이 제한됨.
전형적인 사용 사례
- 모바일 기기
- 임베디드 시스템
- 자원 제한 환경
이러한 상황에서는 별도의 데이터베이스 서버를 실행할 필요가 없거나 비현실적입니다.
클라이언트‑서버 DBMS 모델
클라이언트‑서버 모델에서는 DBMS가 별도의 서버 프로세스로 실행됩니다. 애플리케이션은 클라이언트 역할을 수행합니다:
- DBMS 코드를 직접 실행하지 않습니다.
- 가벼운 DBMS 드라이버만 포함합니다.
- 인터프로세스 통신(IPC)을 통해 DBMS 서버와 통신합니다.
일반적인 IPC 메커니즘
- TCP/IP 소켓
- 공유 메모리
- 기타 OS가 지원하는 IPC 메커니즘
클라이언트는 요청을 보내고, 서버가 이를 실행한 뒤 응답 형태로 결과를 반환합니다.
임베디드 모델과의 차이점
- 애플리케이션 코드로의 콜백이 없음.
- DBMS가 애플리케이션 버그로부터 격리됨.
- 서버가 동시성 및 트랜잭션을 중앙에서 관리함.
대부분의 상용 및 프로덕션급 DBMS는 이 모델을 사용하며, 흔히 데이터베이스 서버라고 부릅니다.
클라이언트‑서버 모델이 지배적인 이유
- 애플리케이션과 DBMS 사이의 강력한 격리.
- 높은 동시성 지원.
- 중앙 집중식 트랜잭션 관리.
- 향상된 장애 격리.
- 머신 및 네트워크 전반에 걸친 확장성.
이 모델은 애플리케이션 주소 공간을 작게 유지하고, 애플리케이션 충돌이 데이터베이스 내부를 손상시키는 일을 방지합니다.
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Interaction 언어: 작업 표현 방식
DBMS에 연결하는 것만으로는 절반에 불과합니다. 애플리케이션은 데이터베이스가 수행하기를 원하는 작업을 설명해야 합니다. 크게 두 가지 접근 방식이 있습니다.
절차적 (Prescriptive)
- 사용자는 각 단계가 어떻게 실행되어야 하는지를 지정합니다.
- DBMS는 낮은 수준에서 지시를 받습니다.
- 제어 흐름과 실행 순서가 명시적입니다.
이 접근 방식은 애플리케이션을 실행 전략 및 저장소 세부 사항에 밀접하게 결합시킵니다.
선언적 (Descriptive)
현대 DBMS는 압도적으로 선언적 언어를 사용합니다.
- 사용자는 무엇을 원하는지 지정합니다.
- DBMS가 어떻게 실행할지를 결정합니다.
- 실행 전략은 애플리케이션으로부터 숨겨져 있습니다.
이러한 분리는 의도적이며 강력합니다.
SQL: 관계형 데이터베이스의 언어
가장 널리 사용되는 선언형 언어는 구조적 질의 언어 (Structured Query Language, SQL) 입니다.
SQL은 애플리케이션이 다음을 할 수 있게 합니다:
- 원하는 결과를 기술한다.
- 저장 레이아웃을 무시한다.
- 인덱스, 블록, 접근 경로 등에 대해 고민하지 않는다.
각 SQL 문은:
- 독립적인 프로그램 또는 서브프로그램이다.
- 무엇을 계산할지 지정하고, 어떻게 계산할지는 지정하지 않는다.
이러한 책임 분리는 다음을 가능하게 한다:
- 애플리케이션 개발자는 정확성과 의도에 집중한다.
- DBMS 개발자는 최적화와 실행에 집중한다.
SQL 구성 요소
SQL은 다음을 정의한다:
- 기본 데이터 타입의 표준 집합 (INTEGER, VARCHAR, DATE, TIMESTAMP, BLOB 등).
- 이러한 기본 타입으로 구성된 사용자 정의 도메인.
- 관계형 데이터와 상호 작용하기 위한 구문과 의미.
SQL 문은 두 가지 주요 범주로 나뉜다.
데이터 정의 언어 (DDL)
데이터베이스 구조를 정의하는 데 사용한다:
- 테이블
- 인덱스
- 제약조건
- 도메인
- 뷰
- 트리거
DDL은 데이터베이스의 스키마와 무결성 규칙을 형성한다.
데이터 조작 언어 (DML)
데이터를 다루는 데 사용한다:
- 행 조회
- 새로운 행 삽입
- 기존 행 업데이트
- 행 삭제
DML 문은 트랜잭션 내부에서 실행되며 ACID 보장을 받는다.
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