Model Consistency
데이터베이스는 데이터를 효율적으로 저장, 관리, 검색하는 시스템으로, 데이터 구조와 처리 방식에 따라 성능, 확장성, 일관성 등이 달라진다. 저장 방식과 트랜잭션 처리 특성에 따라 다양한 모델이 존재하며, 목적에 맞는 데이터베이스 선택이 중요하다.
RDBMS
RDBMS(Relational Database Management System)는 데이터를 테이블 형식으로 저장하며, SQL을 사용하여 데이터를 관리하는 데이터베이스 시스템입니다. ACID 속성을 보장하여 데이터 무결성과 일관성을 유지하며, 금융, ERP 등 정형 데이터를 다루는 시스템에서 널리 사용됩니다. 다만, 수평 확장이 어려워 대규모 분산 시스템에서는 성능 문제가 발생할 수 있습니다.
- 테이블 기반 데이터 모델: 데이터를
Row와Column로 저장 - SQL 지원: 강력한 쿼리 및 트랜잭션 처리 가능
- ACID 보장: 데이터 무결성과 일관성 유지
- 스키마 고정: 사전 정의된 데이터 구조 필요
ACID
ACID 속성은 데이터베이스에서 트랜잭션의 신뢰성을 보장하고, 데이터 무결성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이를 통해 데이터 일관성, 무결성 및 신뢰성을 보장할 수 있으며, 시스템의 오류나 장애로 인한 데이터 손실을 방지할 수 있습니다.
Atomicity: 트랜잭션은 모두 성공하거나 모두 실패해야 하며, 중간에 상태가 불완전하지 않도록 보장합니다.Consistency: 트랜잭션 처리 전후 데이터베이스가 일관된 상태를 유지해야 합니다.Isolation: 각 트랜잭션은 다른 트랜잭션과 독립적으로 실행되며, 그 사이의 간섭을 최소화합니다.Durability: 트랜잭션이 성공적으로 완료되면, 그 결과는 영구적으로 저장됩니다.
NoSQL
NoSQL은 비정형 및 대용량 데이터를 처리하기 위해 설계된 데이터베이스 시스템으로 다양한 데이터 모델을 지원합니다. 스키마가 고정되지 않아 유연성이 뛰어나며, 수평 확장이 가능해 대규모 트래픽을 처리하는 분산 시스템에서 주로 사용됩니다. 하지만 ACID 속성을 완벽히 보장하지 않아 데이터 일관성 관리가 어렵고, SQL만큼 강력한 쿼리 기능을 제공하지 않는 경우가 많습니다.
- 다양한 데이터 모델:
Key-Value,Document,Columnar,Graph방식 지원 - 스키마 유연성: 사전 정의된 구조 없이 데이터 저장 가능
- 수평 확장성 우수: 여러 서버로 데이터를 분산하여 확장 가능
- 높은 처리 성능: 빠른 읽기/쓰기 연산 가능
| 데이터 모델 | 특징 | 대표 DB |
|---|---|---|
| Key-Value | Key-Value 쌍으로 저장, 빠른 조회, 복잡한 쿼리는 어려움 |
Redis, DynamoDB |
| Document | JSON, BSON 등 문서 형태 저장, 스키마 유연성 높음 |
MongoDB, CouchDB |
| Columnar | 컬럼 단위 저장, 분석 성능 우수, OLAP에 적합 |
HBase, Cassandra |
| Graph | Node-Edge 구조, 관계 데이터 탐색 최적화 |
Neo4j, ArangoDB |
CAP
CAP 이론은 분산 시스템에서 트랜잭션의 일관성, 가용성, 네트워크 분할 허용성 간의 상충 관계를 정의하는 원리입니다. 이를 통해 시스템이 어떤 속성을 우선할 것인지 결정할 수 있으며, 분산 데이터베이스에서 필수적으로 고려됩니다.
Consistency: 모든 노드에서 동일한 데이터를 조회할 수 있도록 보장합니다.Availability: 모든 요청에 대해 응답할 수 있도록 보장하지만, 최신 데이터가 아닐 수도 있습니다.Partition Tolerance: 네트워크 장애가 발생해도 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 보장합니다.
BASE
BASE 모델은 강한 일관성을 포기하는 대신, 높은 가용성과 성능을 보장하는 분산 시스템 접근 방식입니다. 이를 통해 즉각적인 데이터 정합성 대신 점진적인 일관성을 유지하며, NoSQL 데이터베이스에서 널리 사용됩니다.
Basically Available: 항상 응답을 보장하지만, 일부 데이터는 최신이 아닐 수 있습니다.Soft State: 데이터 상태가 즉시 확정되지 않고, 시간이 지나며 변할 수 있습니다.Eventually Consistent: 즉각적인 일관성은 없지만, 일정 시간 후에 모든 노드가 동일한 데이터를 갖게 됩니다.
NewSQL
NewSQL은 RDBMS의 ACID 속성을 유지하면서 NoSQL의 수평 확장성을 결합한 데이터베이스 시스템입니다. 기존 RDBMS처럼 SQL을 지원하면서도, 분산 환경에서 높은 성능과 확장성을 제공합니다. 다만, 설계 및 운영이 복잡하며, 일부 시스템에서는 복잡한 쿼리에 대한 최적화가 필요할 수 있습니다.
- SQL 지원: 기존
RDBMS와 동일한 방식으로 데이터 처리 - ACID 보장:
RDBMS수준의 데이터 일관성 유지 - 수평 확장 가능: 분산 시스템에서 데이터 확장 지원
- 높은 트랜잭션 처리 성능: 대규모 데이터에서도 일관성 유지