[데이터베이스] 데이터베이스의 종류

관계형 데이터베이스(RDBMS)

관계형 데이터베이스는 행과 열을 가지는 표 형식 데이터를 저장하는 형태의 데이터베이스를 가리키며, SQL 언어를 사용해서 조작한다.

MySQL, PostgreSQL, 오라클, SQLserver, MSSQL 등이 있다. 관계형 데이터베이스의 경우, 표준 SQL을 지키기는 하지만, 각 제품에 따라 특화시킨 SQL을 사용해서 문법이 조금씩 다를 수 있다.

이렇게 특화시킨 SQL을 오라클의 경우 PL/SQL, SQLserver의 경우 T-SQL, MySQL은 SQL이라 부른다.

 

MySQL

MySQL은 대부분의 운영체제와 호환되며 현재 가장 많이 사용하는 데이터베이스이다.

C,C++로 만들어졌으며, MyISAM 인덱스 압축 기술, B-트리 기반으 인덱스, 스레드 기반의 메모리 할당 시스템, 매우 빠른 조인, 최대 64개의 인덱스를 제공한다.

대용량 데이터베이스를 위해 설계되어 있고, 커밋, 롤백, 이중 암호 지원 보안 등의 기능을 제공하며 많은 서비스에서 사용되고 있다.

MySQL은 MySQL 서버라고 부를 수 있고, 서버 안에는 두뇌 역할을 하는 MySQL 엔진과 손발 역할을 하는 스토리지 엔진으로 구분할 수 있다. 

두 엔진은 핸들러 API를 통해서 통신한다. 

쿼리의 실행과정을 통해서 MySQL 아키텍처를 살펴보도록 하자!

사용자가 위와 같은 쿼리를 날리면, 쿼리 파서가 요청을 수행한다. 위와 같은 SQL 쿼리를 쿼리 파서가 아래와 같이 SQL이 이해할 수 있는 가장 작은 단위인 토큰의 트리 형태 구조로 변경한다. 이 과정에서 SQL 구문의 문법 오류 여부를 확인한다. 

다음으로, 전처리기에 파서 트리가 전달된다. 예약어를 제외한 토큰을 검색해서 실제로 객체가 데이터베이스 안에 존재하는지, 그 데이터가 사용자가 접근 가능한 데이터인지 확인하는 등 유효성을 검사한다. 

 

다음으로, 검증을 마친 파서 트리가 옵티마이저에 전달된다. 

이를 통해 쿼리를 최적으로 실행하기 위한 계획을 수립하고, 쿼리를 재작성하거나 테이블 스캔 순서를 결정, 사용할 인덱스를 선택한다. 

이러한 최적화는 비용 기반 최적화(MySQL에 존재하는 통계 정보 기반)와 규칙 기반 최적화(같은 SQL이라면 같은 규칙으로 동작)가 있다. 대부분의 RDBMS는 비용 기반 최적화로 동작한다. 

 

옵티마이저가 만들어낸 실행 계획은 실행 엔진으로 전달된다. 

실행 계획을 토대로, 스토리지 엔진과 통신을 해서 데이터를 읽어오는 역할(핸들러 API 사용)을 한다. 

 

스토리지 엔진은 실행 엔진의 요청을 처리하기 위해서 디스크로부터 데이터 읽기/쓰기 작업을 한다.

이때, 스토리지 엔진은 MySQL 엔진과 다르게 여러 개를 동시에 사용할 수 있다. 

 

또, MySQL은 쿼리 캐시를 지원해서 입력된 쿼리 문에 대한 결과 집합을 저장하기 때문에 사용자가 작성한 쿼리가 캐시에 있는 쿼리와 동일하다면 서버는 구문 분석, 최적화 및 실행을 건너뛰고 단순히 캐시의 출력만 표시한다. 

 

PostgreSQL

디스크 조각이 차지하는 영역을 회수할 수 있는 장치인 VACUUM이 특징이고, 최대 테이블의 크기는 32TB이다. SQL 뿐만 아니라 JSON을 이용해서 데이터에 접근할 수 있다. 

또, 지정 시간에 복구하는 기능, 로깅, 접근 제어, 중첩된 트랜잭션, 백업 등을 할 수 있다. 

 

NoSQL 데이터베이스

NotOnly SQL이라는 슬로건에서 생겨난 데이터베이스이다. SQL을 사용하지 않는 데이터베이스를 말하며, 대표적으로 mongoDB와 redis가 있다. 

MongoDB

MongoDB는 JSON을 통해 데이터에 접근할 수 있고, Binary JSON(BSON) 형태로 데이터가 저장된다. 

키-값 데이터 모델에서 확장된 도큐먼트 기반의 데이터베이스이다. 확장성이 뛰어나며 빅데이터를 저장할 때 성능이 좋다.

또, 스키마를 정해 놓지 않고 데이터를 삽입할 수 있기 때문에 다양한 도메인의 데이터베이스를 기반으로 분석하거나 로깅 등을 구현할 때 강점을 보인다.

MongoDB는 도큐먼트를 생성할 때마다 다른 컬렉션에 중복된 값을 지니기 힘든 유니크한 값인 ObjectID가 생성된다.

Redis

redis는 인메모리 데이터베이스이자 키-값 데이터 모델 기반의 데이터베이스이다. 

* 인메모리 데이터베이스 : 컴퓨터의 메인메모리에 모든 조직 또는 개인의 데이터를 저장한다. 보조 기억 장치를 사용하는 기존 데이터베이스에 비해 빠르다.

 

기본적인 데이터 타입은 문자열이며, 최대 512MB까지 저장할 수 있다. 이외에도 Set, Hash 등을 지원한다. 

pub/sub 기능을 통해 채팅 시스템, 다른 데이터베이스의 앞단에 두어 캐싱 계층 역할, 단순한 키-값이 필요한 세션 정보 관리, 정렬된 셋(ordered set) 자료 구조를 이용한 실시간 순위표 서비스에 사용된다. 

 

 

 

 

 

출처 : [10분 테코톡] 릭의 MySQL 아키텍처, 면접을 위한 CS 전공지식 노트