[항해 취업코스] 개발자 취준 기록 20 - NoSQL과 RDBMS

Database, DBMS, SQL

Database란 일반적으로 컴퓨터 시스템에 전자 방식으로 저장된 구조화된 정보 또는 데이터의 체계적인 집합

 

DBMS(DataBase Management System)란 사용자와 데이터베이스 사이에서 사용자의 요구에 따라 정보를 생성해 주고 데이터베이스를 관리해 주는 소프트웨어

 

SQL(Strucured Query Languate)란 관계형 데이터베이스 관리 시스템의 데이터를 관리하기 위해 설계된 특수 목적의 프로그래밍 언어이며 관계형 데이터베이스 관리 시스템이서 자료의 검색과 관리, 데이터베이스 스키마 생성과 수정, 데이터베이스 객체 접근 조정 관리를 위해 고안

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RDBMS

DBMS 앞에 R이 붙어있는데, 이 R은 Relational의 약자로 RDBMS는 관계형 데이터베이스 관리 시스템을 의미한다.

RDBMS는 RDB를 관리하는 시스템이며 RDB는 관계형 데이터 모델을 기초로 두고 모든 데이터를 2차원 테이블 형태로 표현하는 데이터베이스이다.

 

데이터를 Column과 Row 형태로 저장하며, SQL이라는 정교한 검색 query를 통해 데이터를 다룬다.

작업의 완전성을 보장하기 위해 Transaction이라는 특징이 있으며, 반드시 스키마 규격에 맞춰야 해서 유연한 데이터 저장이 어렵다.

 

MySQL, SQLite, PostreSQL, Oracle 등이 있다.

 

RDBMS는 아래와 같이 구성된 테이블이 다른 테이블들과 관계를 맺고 모여있는 집합체이다. 그리고 그러한 관계를 나타내기 위해 외래 키(FK)를 사용한다.

이러한 테이블 간의 관계에서 외래 키를 이용한 테이블 간 JOIN이 가능하다는 게 RDBMS의 가장 큰 특징이다.

[회원 Table]

회원 번호(PK)	회원 이름	회원 이메일
123123	팀쿡	teamcook@apple.com
321321	이재용	dragon@samsung.com

[주문 Table]

주문 번호(PK)	주문 회원 번호(FK)	주문 상품
20240313zzzzzzz	123123	갤럭시워치
20240313aaaaaa	321321	에어팟
20240313bbbbbb	321321	맥모닝

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NoSQL

NoSQL(Not Only SQL)이란 말 그대로 위에서 설명한 RDB 형태의 데이터베이스가 아닌 다른 형태의 데이터 저장 기술이다.

테이블 간의 관계를 정의하지 않기 때문에 일반적으로 테이블 간 JOIN도 불가능하다.

 

NoSQL은 빅데이터의 등장으로 인해 데이터와 트래픽이 기하급수적으로 증가함에 따라 여러 대의 데이터에 분산하여 저장하는 Scale-Out을 목표로 등장하였다.

1. Key-Value Database

데이터가 Key와 Value 쌍으로 저장된다. Key는 Value에 접근하기 위한 용도로 사용되며, 값은 어떠한 형태의 데이터라도 담을 수 있다.

간단한 API를 제공하는 만큼 질의의 속도가 굉장히 빠른 편이다.

 

Redis, Riak, Amazon Dynamo DB 등이 있다.

2. Document Database

Key와 Document의 형태로 저장된다. Key-Value 모델과 다른 점이라면 Value가 계층적인 형태인 Document로 저장된다는 것이다. 객체지향에서의 객체와 유사하며, 이들은 하나의 단위로 취급되어 저장된다.

객체-관계 매핑이 필요하지 않다. 객체를 Document의 형태로 바로 저장 가능하기 때문이다. 또한 검색에 최적화되어 있다.

 

하지만 사용이 번거롭고 쿼리가 SQL과 다르다. Document 모델에서는 질의의 결과가 JSON이나 xml 형태로 출력되기 때문에 그 사용 방법이 REBMS에서의 질의 결과를 사용하는 방법과 다르다.

 

MongoDB, CouthDB 등이 있다.

3. Wide Column Database

Column-family Model 기반의 Database이며 특이하게도 이 모델은 key에서 필드를 결정한다.

key는 Row(키 값)와 Column-family, Column-name을 가진다.

연관된 데이터들은 같은 Column-family 안에 속해 있으며, 각자의 Column-name을 가진다.

이렇게 저장된 데이터는 하나의 커다란 테이블로 표현이 가능하며, 질의는 Row, Column-family, Column-name을 통해 수행된다.

 

HBase, Hypertable 등이 있다.

4. Graph Database

데이터를 Node와 Edge, Property와 함께 그래프 구조를 사용하여 데이터를 표현하고 저장하는 Database이다.

객체와 관계를 그래프 형태로 표현한 것이므로 관계형 모델이라고 할 수 있으며, 데이터 간의 관계가 탐색의 key일 경우에 적합하다.

페이스북이나 트위터 같은 소셜 네트워크에서 적합하고, 연관된 데이터를 추천해 주는 추천 엔진이나 패턴 인식 등의 데이터베이스로도 적합하다.

 

Neo4j가 있다.

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RDBMS와 NoSQL의 장단점

RDBMS

장점

•  RDBMS는 정해진 스키마에 따라 데이터를 저장하여야 하므로 명확한 데이터 구조를 보장한다.
• 관계는 각 데이터를 중복 없이 한 번만 저장할 수 있다.

단점

•  테이블 간 관계를 맺고 있어 시스템이 커질 경우 JOIN문이 많은 복잡한 쿼리가 만들어질 수 있다.
• 성능 향상을 위해서는 서버의 성능을 향상해야 하는 Scale-up만 지원한다. 비용이 기하급수적으로 늘어날 수 있다.
• 스키마로 인해 데이터가 유연하지 않다. 나중에 스키마가 변경될 경우 번거롭고 어렵다.

NoSQL

장점

• 스키마가 없기 때문에 유연하며 자유로운 데이터 구조를 가질 수 있다. 언제든 저장된 데이터를 조정하고 새로운 필드를 추가할 수 있다.
• 데이터 분산이 용이하며 성능 향상을 위한 Scale-up 뿐만이 아닌 Scale-out 또한 가능하다.

단점

• 데이터 중복이 발생할 수 있으며 중복된 데이터가 변경될 경우 수정을 모든 컬렉션에서 수행을 해야 한다.
• 스키마가 존재하지 않기에 명확한 데이터 구조를 보장하지 않으며 데이터 구조 결정이 어려울 수 있다.
• key값에 대한 입, 출력만 지원한다.

각각 언제 사용할까?

RDBMS는 데이터 구조가 명확하며 변경될 여지가 없으며 명확한 스키마가 중요한 경우 사용하는 것이 좋다.

또한 중복된 데이터가 없어 변경이 용이하기 때문에 관계를 맺고 있는 데이터가 자주 변경이 이루어지는 시스템에 적합하다.

 

NoSQL은 정확한 데이터 구조를 알 수 없고 데이터가 변경/확장이 될 수 있는 경우에 사용하는 것이 좋다.

Update가 많이 이루어지지 않는 시스템에 좋으며 막대한 데이터를 저장해야 해서 Database를 Scale-out, Scale-up을 해야 되는 시스템에 적합하다.

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실전

Q. RDBMS와 NoSQL의 특징과 차이점에 대해서 장, 단점을 들어 설명해 주세요.
A. RDBMS는 관계형 데이터 모델을 기초로 두고 모든 데이터를 2차원 테이블 형태로 표현하는 데이터베이스입니다. 데이터들이 Column과 Row 형태로 저장되어 있고, SQL이라는 정교한 검색 query를 통해 데이터를 다룹니다. 테이블이 외래 키를 통해 서로 관계를 맺을 수 있으며, 관계를 맺고 있는 테이블 간 JOIN이 사용 가능합니다. RDBMS의 장점은 정해진 스키마에 따라 데이터를 저장해야 하기 때문에 명확한 데이터 구조를 보장하고 있으며, 각 데이터를 중복 없이 한 번만 저장할 수 있습니다. 하지만 단점으로는 시스템이 커져 복잡한 관계를 맺게 되면 JOIN문이 많은 복잡한 쿼리가 만들어질 수 있습니다. 또한 스키마로 인해 데이터가 유연하지 못해서 나중에 스키마가 변경될 경우 번거롭고 어렵습니다. 그리고 성능향상을 위해서는 Scale-up만을 지원하는데 이로 인해 비용이 기하급수적으로 늘어날 수 있는 단점들을 가지고 있습니다.
NoSQL은 RDBMS와 달리 테이블 간 관계를 정의하지 않습니다. 빅데이터의 등장으로 데이터와 트래픽이 기하급수적으로 증가함에 따라 데이터의 일관성을 포기하되 여러 대의 데이터에 분산하여 저장하는 Scale-out을 목표로 등장하였습니다. 스키마 선언 없이 필드의 추가 및 삭제가 자유로운 Schema-less구조로 유연성이 좋으며, 서버 확장이 용이하고, 대용량 데이터를 처리하는 성능이 뛰어납니다. NoSQL의 장점으로는 스키마가 없기 때문에 유연하며 자유로운 데이터구조를 가질 수 있습니다. 언제든 저장된 데이터를 조정하고 새로운 필드를 추가할 수 있습니다. 또한 데이터 분산이 용이하며 성능 향상을 위한 Scale-up, Scale-out이 가능합니다. 단점으로는 데이터의 중복이 발생할 수 있으며 중복된 데이터가 변경될 경우 수정을 모든 컬렉션에서 수정해야 합니다. 스키마가 존재하지 않기 때문에 명확한 데이터 구조를 보장하지 않으며 데이터 구조 결정이 어려울 수 있으며, key값에 대한 입, 출력만 지원합니다.

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참고

https://khj93.tistory.com/entry/Database-RDBMS%EC%99%80-NOSQL-%EC%B0%A8%EC%9D%B4%EC%A0%90

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