3과목 데이터베이스구축

기출 160문항(과목3)의 빈출 순서는 이렇다 — SQL(38) · 무결성(32) · 관계(30) · 로킹(30) · 릴레이션(20) · 이상·정규화(21) · 투명성(15).

다른 과목과 결이 다른 점 하나 — 손으로 계산하거나 문법을 직접 읽는 문항이 많다. SQL 38회, WHERE 24회, SELECT 23회가 실제로 지문에 등장했다. 그래서 이 편은 개념 정의보다 문법과 계산 절차에 무게를 뒀다.

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0. 이 과목의 지형

논리 데이터베이스 설계   관계 모델 · 키 · 무결성 · 정규화 · 관계대수
물리 데이터베이스 설계   인덱스 · 파티션 · 뷰 · 반정규화
SQL 응용                 DDL · DML · DCL · TCL · 조인 · 서브쿼리 · 트리거
데이터 전환·품질          트랜잭션 · 로킹 · 회복 · 분산 DB · 데이터 활용

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1. 데이터베이스 기본

정의와 특성

정의   통합(Integrated) · 저장(Stored) · 운영(Operational) · 공용(Shared) 데이터
특성   실시간 접근성 · 계속적 변화 · 동시 공용 · 내용에 의한 참조

함정 — 데이터베이스는 주소가 아니라 내용으로 참조한다(내용에 의한 참조). 그리고 "정적으로 고정된 데이터의 집합"은 틀린 설명이다 — 계속 변화한다.

DBMS 의 필수 기능 셋

함정 — COMMIT·ROLLBACK 을 DCL 로 묶은 교재도 있으나, 기출은 대체로 DCL(권한) / TCL(트랜잭션) 을 구분해 낸다. SELECT 는 DML 이다.

스키마 3계층 — 누구의 관점인가로 외운다

데이터 독립성

논리적 독립성   개념 스키마가 바뀌어도 외부 스키마(응용)는 영향 없음
물리적 독립성   내부 스키마가 바뀌어도 개념 스키마는 영향 없음

DBA(데이터베이스 관리자) — 스키마 정의, 저장 구조·접근 방법 결정, 보안·권한 부여, 백업·회복 정책 수립, 성능 감시(3회 출제).

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2. 관계 데이터 모델

관계형 데이터베이스(Relational Database) 는 데이터를 2차원 표(릴레이션) 로 표현하는 모델이다. 계층형·네트워크형 모델과 달리 포인터가 아니라 값으로 관계를 표현하기 때문에 구조가 단순하고 SQL 로 다룰 수 있다.

용어 — 차수와 카디널리티가 계산으로 나온다

함정 — 차수는 열, 카디널리티는 행이다. 이 둘을 바꿔 낸 문항이 반복 출제된다.

릴레이션의 특징

튜플은 중복되지 않는다        · 튜플의 순서는 무의미
속성의 순서도 무의미          · 속성 값은 원자값(더 쪼갤 수 없다)
속성 이름은 릴레이션 안에서 유일

키 5종 — 유일성과 최소성으로 갈린다

함정 둘 — ① 슈퍼키는 최소성을 만족하지 않는다. ② 외래키는 NULL 이 될 수 있다 (참조 대상이 없는 상태). 기본키는 NULL 이 될 수 없다.

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3. 무결성 (무결성 32회 — 이 과목 2위)

참조 동작 — 부모 행을 지우거나 바꿀 때

CASCADE     참조하는 자식 행까지 함께 삭제·변경
RESTRICT    자식이 있으면 삭제·변경을 취소  (= NO ACTION)
SET NULL    자식의 외래키를 NULL 로
SET DEFAULT 자식의 외래키를 기본값으로

함정 — DROP TABLE 학생 CASCADE; 는 이 테이블을 참조하는 것까지 함께 삭제, RESTRICT 는 참조가 있으면 삭제하지 않는다. 이 두 옵션의 동작을 바꿔 낸 문항이 단골이다.

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4. 관계대수와 관계해석 (관계대수 6회 · 관계해석 2회)

관계대수는 절차적(어떻게 구하는지), 관계해석은 비절차적(무엇을 원하는지)이다. 관계해석은 수학의 술어 해석(predicate calculus) 에 기반하며 튜플·도메인 관계해석으로 나뉜다.

관계해석의 논리 기호 — 기호 자체를 묻는다

함정 — "모든 것에 대하여"는 ∀ 이고 ∃ 는 "존재한다"다. 그리고 ∈·⊂ 는 집합 기호라서 한정자 보기로 섞여 나온다.

순수 관계 연산자 4개

함정 — σ 는 행, π 는 열이다. SQL 의 SELECT 절이 열을 고르는 것과 관계대수의 SELECT 가 행을 고르는 것이 반대로 헷갈린다. 기출이 노리는 지점이다. DIVISION(5회 출제)은 "모든 ~을 수강한 학생" 유형의 질의에 대응한다.

일반 집합 연산자 4개 — 차수·카디널리티 계산

계산 예 — 차수 3·카디널리티 4 인 R 과 차수 2·카디널리티 5 인 S 의 카티션 프로덕트는 차수 5, 카디널리티 20. 합집합·교집합·차집합은 합집합 호환(차수와 도메인이 같아야) 조건이 필요하다.

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5. 함수 종속과 정규화 (이상 21회 · 정규화)

이상(Anomaly) 세 가지

함수 종속

X → Y     X 가 결정되면 Y 가 유일하게 결정된다. X 는 결정자(Determinant)

완전 함수 종속   Y 가 X 전체에 종속 (X 의 일부만으로는 결정 불가)
부분 함수 종속   Y 가 X 의 일부에만 종속
이행 함수 종속   X → Y, Y → Z 이면 X → Z

정규화 단계 — "무엇을 제거하는가"로 외운다

암기 도우미 — 도부이결다조 (도메인 원자값 → 부분 → 이행 → 결정자 → 다치 → 조인).

함정 — BCNF 는 3NF 보다 강한 조건이며 "모든 결정자가 후보키" 가 정의다. 그리고 정규화의 목적은 중복 제거와 이상 현상 방지이며, 정규화를 진행하면 조인이 늘어 조회 성능은 떨어질 수 있다는 점도 그대로 나온다.

반정규화(De-normalization)

성능을 위해 의도적으로 중복을 허용하는 설계. 테이블 병합·분할, 중복 칼럼 추가, 파생 칼럼 추가, 이력 테이블 반정규화 등. 정규화를 하지 않은 것과는 다르다 — 대가(정합성 관리 책임)를 알고 선택한 것이다.

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6. SQL — 이 과목 최다 출제(38회)

DDL

CREATE TABLE 학생 (
  학번    CHAR(8)     PRIMARY KEY,
  이름    VARCHAR(20) NOT NULL,
  학과    VARCHAR(20),
  학년    INT         CHECK (학년 BETWEEN 1 AND 4),
  등록일  DATE        DEFAULT SYSDATE,
  FOREIGN KEY (학과) REFERENCES 학과(학과명) ON DELETE SET NULL
);

ALTER TABLE 학생 ADD    전화 VARCHAR(20);     -- 속성 추가
ALTER TABLE 학생 MODIFY 이름 VARCHAR(30);     -- 속성 변경
ALTER TABLE 학생 DROP   COLUMN 전화;          -- 속성 삭제

DROP TABLE 학생 CASCADE;    -- 참조까지 함께 삭제
DROP TABLE 학생 RESTRICT;   -- 참조가 있으면 삭제 취소

TRUNCATE TABLE 학생;        -- 구조는 남기고 데이터 전체 삭제(롤백 불가)

함정 — ALTER 의 키워드는 ADD / MODIFY(또는 ALTER COLUMN) / DROP 이다. UPDATE 는 데이터를 바꾸는 DML 이고, 구조를 바꾸는 건 ALTER 다.

DML — SELECT 의 문법 순서와 실행 순서

SELECT   DISTINCT 학과, COUNT(*) AS 인원
  FROM   학생
 WHERE   학년 >= 2
 GROUP BY 학과
HAVING   COUNT(*) >= 3
 ORDER BY 인원 DESC;

문법 순서  SELECT → FROM → WHERE → GROUP BY → HAVING → ORDER BY
실행 순서  FROM → WHERE → GROUP BY → HAVING → SELECT → ORDER BY

핵심 함정 — WHERE 는 그룹 이전, HAVING 은 그룹 이후에 걸린다. 그래서 WHERE COUNT(*) >= 3 은 오류이고 HAVING 에 써야 한다.

WHERE 절 연산자

WHERE 학년 BETWEEN 2 AND 3          -- 2, 3 포함(양 끝 포함)
WHERE 학과 IN ('컴공', '전자')
WHERE 이름 LIKE '김%'               -- 김으로 시작   ( % = 0자 이상, _ = 정확히 1자 )
WHERE 전화 IS NULL                  -- NULL 비교는 = 가 아니라 IS
WHERE NOT (학년 = 1)
WHERE EXISTS (SELECT 1 FROM 수강 WHERE 수강.학번 = 학생.학번)

함정 — NULL 은 = NULL 로 비교할 수 없다. 반드시 IS NULL / IS NOT NULL. 그리고 LIKE '_김%' 은 두 번째 글자가 김. % 와 _ 를 바꿔 낸다.

집계 함수와 NULL

함정 — AVG(점수) 는 NULL 을 0으로 보지 않고 분모에서도 제외한다. COUNT(*) 와 COUNT(칼럼) 의 결과가 다를 수 있다는 것이 그대로 문항이 된다(NULL 19회 출제).

INSERT · UPDATE · DELETE

INSERT INTO 학생 (학번, 이름, 학년) VALUES ('20260001', '홍길동', 1);
INSERT INTO 졸업생 SELECT * FROM 학생 WHERE 학년 = 4;   -- 조회 결과를 그대로 삽입

UPDATE 학생 SET 학년 = 학년 + 1 WHERE 학년 < 4;

DELETE FROM 학생 WHERE 학번 = '20260001';
DELETE FROM 학생;          -- 전체 행 삭제(구조는 남는다)

함정 — DELETE FROM 학생 은 테이블을 지우는 것이 아니라 행을 지운다. 테이블 자체를 없애는 것은 DROP TABLE. 이 셋(DELETE / DROP / TRUNCATE)의 차이가 단골이다.

조인

-- 내부 조인 (매칭되는 행만)
SELECT s.이름, c.과목명
  FROM 학생 s JOIN 수강 c ON s.학번 = c.학번;

-- 왼쪽 외부 조인 (왼쪽은 전부, 짝 없으면 NULL)
SELECT s.이름, c.과목명
  FROM 학생 s LEFT OUTER JOIN 수강 c ON s.학번 = c.학번;

-- 자연 조인 (같은 이름 칼럼으로 자동 결합, 중복 칼럼 하나만)
SELECT * FROM 학생 NATURAL JOIN 수강;

-- 교차 조인 (카티션 프로덕트)
SELECT * FROM 학생 CROSS JOIN 학과;

함정 — 외부 조인에서 오른쪽 테이블 조건을 WHERE 에 쓰면 내부 조인이 되어 버린다. 그 조건은 ON 절에 넣어야 한다. 그리고 자연 조인은 공통 칼럼이 하나로 합쳐진다.

집합 연산과 서브쿼리

SELECT 학번 FROM 재학생 UNION     SELECT 학번 FROM 졸업생;  -- 중복 제거
SELECT 학번 FROM 재학생 UNION ALL SELECT 학번 FROM 졸업생;  -- 중복 유지
SELECT 학번 FROM 재학생 INTERSECT SELECT 학번 FROM 장학생;
SELECT 학번 FROM 재학생 EXCEPT    SELECT 학번 FROM 휴학생;  -- MINUS

-- 서브쿼리
SELECT 이름 FROM 학생
 WHERE 학번 IN (SELECT 학번 FROM 수강 WHERE 과목 = 'DB');

뷰(View)

CREATE VIEW 우수학생 AS
  SELECT 학번, 이름 FROM 학생 WHERE 학년 >= 3;

DROP VIEW 우수학생 CASCADE;

함정 — 뷰는 ALTER 로 변경할 수 없다는 점이 자주 나온다. 그리고 뷰가 참조하는 기본 테이블이 삭제되면 뷰도 자동으로 삭제된다.

DCL — 권한

GRANT  SELECT, UPDATE ON 학생 TO 사용자1 WITH GRANT OPTION;  -- 재부여 권한까지
REVOKE SELECT ON 학생 FROM 사용자1 CASCADE;                  -- 전파된 권한까지 회수
GRANT  ALL ON 학생 TO PUBLIC;

함정 — WITH GRANT OPTION 은 받은 사람이 다시 남에게 줄 수 있게 하는 옵션. REVOKE ... CASCADE 는 그렇게 전파된 권한까지 함께 회수한다.

TCL 과 저장 프로그램

SAVEPOINT sp1;
ROLLBACK TO sp1;   -- 지정 시점까지만 되돌린다
COMMIT;            -- 확정

함정 — 트리거는 직접 호출하지 않고 이벤트로 실행된다. 프로시저와 함수의 차이는 반환값 유무다.

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7. 트랜잭션과 동시성 제어 (로킹 30회 · "단위가" 17회)

ACID

상태 전이

활동(Active) → 부분 완료(Partially Committed) → 완료(Committed)
            ↘ 실패(Failed) → 철회(Aborted)

로킹(Locking) — 단위 크기가 핵심 문항

공유 락(S, Shared)    읽기용. 여러 트랜잭션이 동시에 가질 수 있다
배타 락(X, Exclusive) 쓰기용. 하나만 가질 수 있고 공유 락과도 공존 못 한다

로킹 단위(Granularity)의 트레이드오프 — 이 표가 그대로 문제다

함정 — "로킹 단위가 크면 병행성이 높아진다"는 틀린 보기다. 단위가 크면 한 번에 많이 잠그니 동시성은 떨어지고 관리는 쉬워진다. 기출에서 "단위가"가 17회 등장할 만큼 이 표 하나로 나오는 문항이 많다.

2단계 로킹 규약(2PL)

확장(성장) 단계   락을 획득만 한다 (해제 불가)
수축 단계         락을 해제만 한다 (획득 불가)

직렬 가능성을 보장하지만 교착 상태는 여전히 발생할 수 있다.

교착 상태(Deadlock)

발생 조건   상호 배제 · 점유와 대기 · 비선점 · 환형 대기  (4개 동시 성립)
해결        예방(Prevention) · 회피(Avoidance) · 탐지(Detection) · 회복(Recovery)

그 밖의 동시성 제어 기법

함정 — 타임스탬프 기법의 장점은 교착 상태가 발생하지 않는다는 점이다(3회 출제).

병행 제어를 하지 않으면 생기는 문제

회복(Recovery)

REDO   완료된 트랜잭션을 다시 반영 (로그의 새 값으로)
UNDO   미완료 트랜잭션을 취소 (로그의 이전 값으로)

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8. 데이터 모델링과 ER 다이어그램

개념적 설계   ER 모델 · 개체·관계 도출        (DBMS 무관)
논리적 설계   릴레이션 스키마 · 정규화        (DBMS 종속 시작)
물리적 설계   인덱스·파티션·저장 구조         (성능 중심)

ER 다이어그램 표기(피터 첸)

사각형 = 개체(Entity)     타원 = 속성(Attribute)     다이아몬드 = 관계(Relationship)
밑줄   = 기본키           이중 타원 = 다중값 속성      선 위 숫자 = 관계 차수(1:1, 1:N, N:M)

식별자는 주 식별자 / 보조 식별자, 내부 식별자 / 외부 식별자, 단일 / 복합으로 나뉜다. 표기법으로 IE(까마귀발) 와 바커(Barker) 표기법이 있다.

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9. 인덱스와 물리 설계

인덱스 종류

함정 — 클러스터드 인덱스는 테이블당 하나만 만들 수 있다(물리 정렬 순서가 하나이므로). 그리고 인덱스가 많으면 조회는 빨라지지만 삽입·수정·삭제는 느려진다.

파티셔닝

레인지(Range)      값의 범위로 분할 (날짜별)
해시(Hash)         해시 함수로 균등 분산
리스트(List)       특정 값 목록으로 분할 (지역별)
컴포지트(Composite) 위 방식을 조합
라운드로빈          순서대로 균등 분배

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10. 분산 데이터베이스 (투명성 15회 · 분산)

목표 — 투명성 4가지가 그대로 문제다

기출은 지역 사상 투명성을 함께 넣기도 한다(지역 DBMS 와 물리적 데이터 사이의 사상).

2단계 커밋(2PC) — 분산 트랜잭션의 원자성을 위해 준비(prepare) → 커밋(commit) 두 단계로 합의한다.

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11. 데이터 활용

데이터 웨어하우스   주제 지향 · 통합 · 시계열 · 비휘발성. 의사결정 지원
데이터 마트         특정 부서·주제로 좁힌 소규모 웨어하우스
ETL                 추출(Extract) · 변환(Transform) · 적재(Load)
데이터 마이닝       대용량 데이터에서 규칙·패턴을 찾아낸다

OLAP 연산

Roll-up     상위 수준으로 요약        Drill-down  하위 수준으로 상세화
Slicing     한 차원을 잘라 본다      Dicing      여러 차원으로 조각
Pivoting    행과 열을 회전

NoSQL 과 CAP

유형   키-값 · 문서 · 컬럼 패밀리 · 그래프
CAP    일관성(Consistency) · 가용성(Availability) · 분할 내성(Partition tolerance) 중 둘

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12. 함정 정리

차수 = 속성 수, 카디널리티 = 튜플 수.

관계대수 SELECT(σ) 는 행, PROJECT(π) 는 열. SQL 의 SELECT 절과 반대로 헷갈린다.

슈퍼키는 최소성 불만족, 외래키는 NULL 가능, 기본키는 NULL 불가.

WHERE 는 그룹 전, HAVING 은 그룹 후. 집계 함수 조건은 HAVING.

NULL 은 IS NULL 로만 비교한다. COUNT(*) 와 COUNT(칼럼) 은 결과가 다르다.

DROP CASCADE 는 참조까지 삭제 / RESTRICT 는 참조 있으면 취소.

뷰는 ALTER 로 변경할 수 없다. 독립 인덱스도 못 가진다.

로킹 단위가 크면 병행성은 낮아진다.

지연 갱신은 UNDO 가 필요 없다. 즉시 갱신은 REDO·UNDO 둘 다.

타임스탬프 기법은 교착 상태가 없다.

2NF = 부분 종속 제거, 3NF = 이행 종속 제거, BCNF = 모든 결정자가 후보키.

클러스터드 인덱스는 테이블당 1개.

카티션 프로덕트는 차수는 합, 카디널리티는 곱.

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한눈에 정리

• 이 과목은 문법을 직접 읽는 문항이 많다. SQL 은 외우는 게 아니라 눈으로 여러 번 읽어야 한다
• SELECT 실행 순서 FROM → WHERE → GROUP BY → HAVING → SELECT → ORDER BY 를 알면 오답 절반이 걸러진다
• 무결성은 개체(기본키) / 참조(외래키) / 도메인(값 범위) 세 칸으로 나눠 기억
• 정규화는 도부이결다조 — 무엇을 제거하는가로 외운다
• 관계대수는 σ 행 · π 열 · ⋈ 결합 · ÷ 모두 포함
• 로킹은 단위 크기 트레이드오프 표 하나가 최다 출제 지점
• 회복은 즉시 갱신(REDO+UNDO) / 지연 갱신(REDO만) 대비
• 분산 DB 는 투명성 이름 4~5개를 그대로 묻는다
• 계산 문항 셋 — 차수·카디널리티, 카티션 프로덕트, 집계 함수의 NULL 처리