분산 데이터베이스

분산 데이터베이스는 여러 곳의 서버에 나뉘어 저장되면서도 사용자에게는 하나로 보이는 데이터베이스입니다. 나뉘어 있다는 사실을 숨겨 주는 성질을 투명성이라 하고, 숨기는 것이 무엇인지에 따라 여섯으로 가릅니다.

데이터베이스와 DBMS에서 본 데이터베이스는 한 곳에 모여 있었습니다. 전국에 지점을 둔 회사라면 이야기가 다릅니다. 모든 데이터를 서울 서버 한 대에 두면 부산 지점은 멀리까지 다녀와야 하고, 그 서버가 멈추면 모든 지점이 멈춥니다. 그래서 데이터를 쓰는 곳 가까이 나눠 두는데, 이러면 '학생 표가 어디 있나'를 사용자가 알아야 하는 문제가 생깁니다. 분산 데이터베이스는 이 문제를 사용자에게 넘기지 않습니다. 아래 그림은 질의 하나가 서버 사이로 건너가 한 결과로 돌아오는 모습을 보입니다.

SELECT * FROM 학생;

SELECT * FROM 학생;

SELECT * FROM 학생;

1한 표가 여러 서버에 쪼개져 있다

한 표를 쪼개 여러 서버에 나눠 두는 것을 단편화라 합니다. 쪼개는 방향이 둘입니다.

쪼갠 조각을 어느 서버에 둘지 정하는 일은 할당이라 합니다. 같은 조각을 여러 서버에 두는 것이 복제입니다.

쪼개 두고 복제해 두면 사용자가 알아야 할 것이 늘어납니다. 어느 서버에 묻고, 조각을 어떻게 모으고, 복제본 가운데 어느 것을 읽을지를 질의마다 적어야 합니다. 분산 데이터베이스는 이것을 모두 DBMS가 맡습니다.

2숨겨 주는 여섯 — 투명성

위치 투명성이 있으면 질의에 서버 이름을 적지 않습니다. 관리자가 행을 다른 서버로 옮겨도 질의를 고치지 않습니다.

-- 위치 투명성이 있을 때
SELECT * FROM 학생;

-- 없으면 서버를 적어야 한다
SELECT * FROM 학생@서울;

지역 사상 투명성은 서버마다 다른 지역 이름을 숨겨 줍니다. 부산 서버의 DBMS가 학생 표를 STU_BUSAN이라는 이름으로 가지고 있어도 사용자는 SELECT * FROM 학생으로 질의하고, 두 이름을 맞춰 주는 일은 DBMS가 맡습니다. 위치 투명성과 가르는 기준은 '무엇을 몰라도 되나'입니다 — 위치 투명성은 어느 서버에 있는지를, 지역 사상 투명성은 그 서버에서 무슨 이름으로 불리는지를 숨깁니다.

병행 투명성은 여러 사용자가 여러 서버에서 동시에 일해도 각자 혼자 쓰는 것과 같은 결과를 받게 하는 것입니다(병행 제어의 일을 서버 여럿으로 넓힌 것입니다).

장애 투명성은 서버나 연결이 멈춰도 시작한 트랜잭션이 끝까지 처리되거나 아예 없던 일이 되게 하는 것입니다(트랜잭션과 ACID의 원자성을 서버 여럿에 걸쳐 지키는 것입니다).

분할 투명성은 자료에 따라 단편화 투명성이라고도 부릅니다.

3얻는 것과 치르는 것

여기서 '빨리 읽는다'는 가까운 서버에 있는 데이터를 읽을 때만 그렇습니다. 여러 서버의 데이터를 이어야 하는 질의는 서버 사이로 데이터를 옮겨야 해서, 한 서버에 모아 두었을 때보다 느려질 수 있습니다.

예제

다음 여섯 가지 일이 일어났습니다. 각각 어느 투명성이 해 준 일인지 먼저 골라 보세요.

(가) 관리자가 EE 학생 행을 부산 서버에서 대구 서버로 옮겼습니다. 사용자의 질의는 한 글자도 고치지 않았는데 결과가 그대로 나옵니다.

(나) 부산 서버의 전원이 나갔습니다. 그 순간 처리 중이던 수강 신청은 오류 없이 끝났습니다.

(다) SELECT * FROM 학생으로 일곱 행이 나왔습니다. 실제로는 서울에 세 행, 부산에 네 행이 따로 저장되어 있습니다.

(라) 같은 때 다른 학생도 수강 신청을 했습니다. 두 사람 모두 자기 신청만 반영된 결과를 받았습니다.

(마) 학과 표를 세 서버에 똑같이 복제해 두었습니다. 사용자는 학과 표가 하나뿐인 것처럼 조회합니다.

(바) 부산 서버의 DBMS는 학생 표를 STU_BUSAN이라는 이름으로 가지고 있습니다. 사용자는 그 이름을 모른 채 학생으로 질의해 결과를 받습니다.

(가)와 (다)를 가르는 기준은 '표가 쪼개졌는지'입니다. (가)는 조각 하나가 통째로 옮겨 간 일이라 자리만 바뀌었고, (다)는 한 표가 두 조각으로 쪼개져 있는데도 한 장으로 보인 일입니다.

(나)와 (라)를 가르는 기준은 '무엇 때문에 가려졌는지'입니다. (나)는 서버가 멈춰서, (라)는 다른 사용자가 같은 때 일해서입니다.

시험 포인트

• 필기: 분산 데이터베이스는 여러 서버에 나뉘어 있으면서 사용자에게 하나로 보이는 데이터베이스입니다. 표를 쪼개는 방향은 행으로 가르는 수평 단편화와 열로 가르는 수직 단편화입니다. 투명성 여섯은 위치·분할·지역 사상·중복·병행·장애이고, 숨기는 것이 무엇인지로 가립니다. 장점은 가까운 곳에서 빨리 읽기·한 곳이 멈춰도 돌아감·조금씩 키우기이고, 단점은 여러 서버에 걸친 처리와 관리가 어렵고 통신 때문에 되레 느려질 수 있다는 것입니다. 상황을 주고 어느 투명성인지 고르게 하거나, 여섯 가운데 하나를 다른 이름으로 바꿔 놓고 찾게 합니다. 자료에 따라 지역 사상 투명성을 빼고 다섯만 드는 글도 있지만, '투명성이 아닌 것'을 묻는 문제에 지역 사상 투명성이 보기로 나오면 그것은 투명성입니다.
• 실기: 이름은 위치 투명성(Location Transparency), 분할 투명성(Fragmentation Transparency, 자료에 따라 단편화 투명성), 지역 사상 투명성(Local Mapping Transparency), 중복 투명성(Replication Transparency), 병행 투명성(Concurrency Transparency), 장애 투명성(Failure Transparency)으로 씁니다.

확인 문제

1. 어느 분산 데이터베이스에 중복 투명성(replication transparency)이 있습니다. 이 시스템에서 일어나는 일로 알맞은 것을 고르세요.

• ① 과목 표를 세 서버에 똑같이 두었지만, 사용자는 과목 표가 하나인 것처럼 조회합니다.
• ② 과목 표의 행을 학점에 따라 두 서버에 갈라 두었지만, 사용자는 한 표로 조회합니다.
• ③ 과목 표를 다른 서버로 옮겼지만, 사용자의 질의를 고치지 않았습니다.
• ④ 과목 표를 가진 서버가 멈췄지만, 사용자는 오류를 보지 않았습니다.

2. 다음 (가)~(마)에 맞는 이름을 한글 이름과 영문으로 함께 쓰세요. 답을 끝까지 쓴 뒤 정답을 펼치세요.

• (가) 주문 표의 행이 지점마다 나뉘어 세 서버에 흩어져 있는데, 사용자는 쪼개지지 않은 표 하나로 조회합니다.
• (나) 질의에 서버 이름을 적지 않습니다. 관리자가 표를 다른 서버로 옮겨도 질의를 고치지 않습니다.
• (다) 서울과 부산에서 같은 순간에 같은 주문 행을 고쳤는데, 두 사람 모두 혼자 고친 것과 같은 결과를 받았습니다.
• (라) 주문을 처리하는 도중에 부산 서버가 멈췄는데, 그 주문은 끝까지 처리되어 모든 서버에 같은 결과로 남았습니다.
• (마) 부산 서버의 DBMS는 주문 표를 ORD_BUSAN이라는 이름으로 가지고 있는데, 사용자는 주문 표 하나의 이름으로 질의합니다.

3. 학과 표를 서울·부산 두 서버에 똑같이 복제해 두었습니다. (1) 사용자가 복제본의 수를 몰라도 되게 해 주는 투명성의 이름을 한글 이름과 영문으로 쓰세요. (2) 이렇게 복제해 두면 얻는 것 하나와 치르는 것 하나를 쓰세요. 답을 끝까지 쓴 뒤 정답을 펼치세요.

더 보기: 복제본을 언제 어떻게 맞추는지는 다음 레슨 데이터베이스 이중화에서 봅니다.