[8일차] 2025 정보처리산업기사 데이터베이스 – DB 구성요소와 트랜잭션 관리 (ACID, 병행제어, 회복)

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1. DBMS의 구성 요소

DBMS는 내부적으로 여러 모듈이 협력하여 데이터를 효율적으로 저장하고 검색한다. 일반적으로 질의처리기(Query Processor), 저장관리기(Storage Manager), 데이터 사전(Data Dictionary), 버퍼 관리자(Buffer Manager) 등으로 구성된다.

질의처리기는 사용자가 입력한 SQL 문을 분석하고 실행계획을 최적화하여 데이터를 효율적으로 검색하도록 한다. 저장관리기는 실제 물리적 데이터 파일을 관리하며, 인덱스나 힙 구조를 통해 접근 효율을 조정한다. 데이터 사전은 테이블 구조, 속성, 제약조건, 인덱스 등 데이터베이스의 메타데이터를 관리하는 영역으로, DBMS 내부의 ‘두뇌’ 역할을 수행한다.

구성요소	주요 기능
질의처리기(Query Processor)	SQL 문법 분석, 실행계획 수립, 질의 최적화
저장관리기(Storage Manager)	데이터 저장, 접근경로 관리, 버퍼 제어
데이터 사전(Data Dictionary)	스키마, 인덱스, 제약조건 등 메타데이터 관리
트랜잭션 관리자(Transaction Manager)	트랜잭션 수행 및 회복 관리
병행제어 관리자(Concurrency Control Manager)	다중 사용자 간 동시 접근 제어

이러한 구조 덕분에 DBMS는 단일 사용자뿐 아니라 수백 명의 동시 접속 사용자도 안정적으로 처리할 수 있으며, 장애 발생 시에도 데이터를 일관된 상태로 복구할 수 있다.

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2. DBMS의 기능 – DDL, DML, DCL

DBMS는 사용자가 데이터를 관리할 수 있도록 데이터 정의어(DDL), 데이터 조작어(DML), 데이터 제어어(DCL) 세 가지 언어 집합을 제공한다.

DDL(Data Definition Language) 은 CREATE, ALTER, DROP 명령을 통해 테이블과 인덱스, 뷰 등 데이터 구조를 정의한다. DML(Data Manipulation Language) 은 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE 구문으로 데이터를 실제로 조회하고 수정한다. DCL(Data Control Language) 은 GRANT, REVOKE를 통해 사용자 권한을 관리하며, COMMIT과 ROLLBACK으로 트랜잭션의 실행 결과를 제어한다.

즉, DDL은 “형태를 만든다”, DML은 “내용을 다룬다”, DCL은 “권한을 관리한다”로 구분된다.

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3. 트랜잭션(Transaction)의 개념

트랜잭션은 데이터베이스의 논리적 작업 단위로, 여러 SQL 문을 하나의 작업처럼 처리하는 개념이다. 예를 들어, A 계좌에서 B 계좌로 10만 원을 송금한다고 할 때, ‘A 계좌에서 10만 원 인출’과 ‘B 계좌에 10만 원 입금’은 반드시 함께 성공하거나 함께 실패해야 한다. 이를 보장하기 위한 것이 트랜잭션이며, DBMS는 이를 ACID 속성을 통해 관리한다.

트랜잭션(Transaction)이란, 데이터베이스의 상태를 일관되게 유지하기 위한

하나의 논리적 작업 단위(Unit of Work)

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4. 트랜잭션의 ACID 속성

ACID는 트랜잭션이 가져야 할 네 가지 필수 속성을 의미한다.

• 원자성(Atomicity) : 트랜잭션 내 모든 작업이 전부 수행되거나 전혀 수행되지 않아야 한다. 실패 시 ROLLBACK으로 복구한다.
• 일관성(Consistency) : 트랜잭션 수행 전후 데이터베이스는 항상 일관된 상태를 유지해야 한다.
• 고립성(Isolation) : 여러 트랜잭션이 동시에 실행되더라도 각각의 실행 결과는 서로 영향을 미치지 않아야 한다.
• 지속성(Durability) : 한 번 성공적으로 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템 장애 이후에도 유지되어야 한다.

이 네 가지 속성은 DBMS의 신뢰성을 구성하는 핵심 원리이며, 특히 시험에서는 고립성 문제(Dirty Read, Non-repeatable Read, Phantom Read) 가 자주 출제된다.

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5. 병행제어(Concurrency Control)

현대의 데이터베이스는 다수의 사용자가 동시에 접근하므로 병행제어가 필수적이다. 병행제어는 트랜잭션 간 충돌을 방지하고 데이터의 일관성을 유지하기 위한 기술이다. 대표적인 병행제어 기법으로는 로킹(Locking), 타임스탬프(Timestamp), 낙관적 제어(Optimistic Concurrency Control) 이 있다.

• 로킹(Locking) : 데이터 항목에 대한 잠금을 설정하여 다른 트랜잭션의 접근을 차단한다. 공유 락(Shared Lock)과 배타 락(Exclusive Lock)으로 구분된다.
• 타임스탬프 기법 : 트랜잭션마다 실행 시점을 부여하고, 순서에 따라 충돌을 판단한다.
• 낙관적 제어 : 트랜잭션이 충돌 가능성이 낮다고 가정하고, 종료 시점에만 검증을 수행한다.

이 과정을 통해 DBMS는 동시성(Concurrency)과 일관성(Consistency)의 균형을 맞추며, 데드락(Deadlock)과 기아(Starvation)를 예방한다.

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6. 회복(Recovery) 기법

시스템 장애나 트랜잭션 실패가 발생했을 때, 데이터베이스를 이전의 일관된 상태로 복원하는 기능이 회복(Recovery)이다. DBMS는 로그(Log) 파일을 이용해 복구를 수행하며, 주요 방법으로는 즉시 갱신(Immediate Update), 지연 갱신(Deferred Update), 검사점(Checkpoint), REDO/UNDO 복구 가 있다.

회복 기법	설명
즉시 갱신	트랜잭션 수행 중 즉시 DB 반영, 실패 시 로그 기반 UNDO
지연 갱신	트랜잭션 완료 후 반영, 실패 시 로그 기반 REDO
검사점(CheckPoint)	특정 시점의 DB 상태를 저장, 복구 시간 단축
로그 기반 복구	트랜잭션 실행 내역을 로그로 저장 후 복원에 활용

이러한 회복 기법은 데이터 안정성을 보장하는 DBMS의 최종 방어선이며, 실무에서는 WAL(Write Ahead Logging) 방식으로 로그를 먼저 기록한 후 실제 데이터를 갱신하는 구조가 일반적이다.

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결론

DBMS는 데이터를 단순히 저장하는 소프트웨어가 아니라, 데이터의 무결성과 신뢰성을 보장하는 통합 관리 시스템이다. 구성요소 간의 유기적인 동작과 트랜잭션의 ACID 원리를 통해 대규모 데이터 환경에서도 안정성을 유지할 수 있다. 병행제어와 회복 기법은 실시간 거래 시스템이나 은행, ERP와 같은 고신뢰 시스템의 근간이 되며, 정보처리산업기사 실기에서도 매우 높은 출제 빈도를 가진다.

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다음 학습 – 데이터 모델링과 개념적 설계

다음 학습에서는 현실 세계의 데이터를 데이터베이스 구조로 변환하는 데이터 모델링(Data Modeling) 을 중심으로, 개체(Entity)·속성(Attribute)·관계(Relationship) 의 정의와 개념적 설계 절차를 학습한다. 또한 개념 모델, 논리 모델, 물리 모델의 차이를 비교하며 데이터베이스 설계의 전체 흐름을 이해한다.