데이터베이스 이론(Database Theory)¶

개요(Overview)¶

이 주제는 관계형 모델(Relational Model)과 정규화 이론(Normalization Theory)부터 트랜잭션 처리(Transaction Processing), 쿼리 최적화(Query Optimization), 그리고 현대의 분산 패러다임(Distributed Paradigms)에 이르기까지 데이터베이스 시스템의 이론적 기반을 다룹니다. 이 레슨들은 모든 데이터베이스 실무자, 백엔드 엔지니어, 그리고 데이터 아키텍트가 올바르고 효율적이며 확장 가능한 데이터 시스템을 설계하기 위해 필요한 학문적 기반을 제공합니다.

사전 준비(Prerequisites)¶

기본 프로그래밍 경험 (Python 또는 다른 언어)
SQL 기초 지식이 도움되지만 필수는 아님 (기본 원리부터 다룸)
기초 집합론 및 논리학 (집합, 관계, 서술논리)
파일 시스템과 데이터 저장 개념에 대한 기본 이해

학습 계획(Lesson Plan)¶

Phase 1: 기초(Foundations) (L01-L04)¶

파일명	난이도	핵심 주제	비고
01_Introduction_to_Database_Systems.md	⭐	DBMS, Three-Schema Architecture, Data Independence, ANSI/SPARC	개념적 기반
02_Relational_Model.md	⭐⭐	Codd's Rules, Relations, Keys, Integrity Constraints, NULL Semantics	수학적 기반
03_Relational_Algebra.md	⭐⭐	σ, π, ⋈, ÷, Query Trees, Relational Calculus, SQL Equivalence	형식 질의 언어
04_ER_Modeling.md	⭐⭐	Entities, Relationships, Cardinality, EER, ER-to-Relational Mapping	개념적 설계

Phase 2: 설계 이론(Design Theory) (L05-L08)¶

파일명	난이도	핵심 주제	비고
05_Functional_Dependencies.md	⭐⭐⭐	FDs, Armstrong's Axioms, Closure, Canonical Cover, Attribute Closure	형식 종속성 이론
06_Normalization.md	⭐⭐⭐	1NF-5NF, BCNF, Decomposition, Lossless Join, Dependency Preservation	스키마 정제
07_SQL_Theory.md	⭐⭐	DDL, DML, Subqueries, Aggregation, Views, NULL Handling, Relational Completeness	형식 언어로서의 SQL
08_Constraints_and_Triggers.md	⭐⭐⭐	CHECK, UNIQUE, FK Actions, Assertions, Triggers, Active Databases	선언적 무결성

Phase 3: 내부 구조(Internals) (L09-L12)¶

파일명	난이도	핵심 주제	비고
09_Storage_and_Indexing.md	⭐⭐⭐	Disk I/O, B+ Trees, Hash Indexes, Clustered vs Non-Clustered, Buffer Management	물리적 저장 계층
10_Query_Processing.md	⭐⭐⭐⭐	Parsing, Optimization, Cost Estimation, Join Algorithms, Execution Plans	쿼리 엔진 내부
11_Transaction_Theory.md	⭐⭐⭐⭐	ACID, Serializability, Conflict/View Equivalence, Schedules, Recoverability	동시성 이론
12_Concurrency_Control.md	⭐⭐⭐⭐	2PL, Deadlock, Timestamp Ordering, MVCC, Isolation Levels, Snapshot Isolation	잠금 및 버전 프로토콜

Phase 4: 고급 주제(Advanced Topics) (L13-L16)¶

파일명	난이도	핵심 주제	비고
13_Recovery_Systems.md	⭐⭐⭐⭐	WAL, ARIES, Checkpointing, Undo/Redo, Shadow Paging, Media Recovery	장애 복구
14_NoSQL_and_NewSQL.md	⭐⭐⭐	Key-Value, Document, Column-Family, Graph, CAP, BASE, NewSQL	관계형을 넘어서
15_Distributed_Databases.md	⭐⭐⭐⭐	Fragmentation, Replication, 2PC, Paxos/Raft, Distributed Joins, CAP Theorem	분산 시스템
16_Database_Design_Project.md	⭐⭐⭐⭐	Full Design Lifecycle: Requirements → ER → Relational → Normalization → SQL	종합 프로젝트

추천 학습 경로(Recommended Learning Path)¶

Phase 1: 기초 (L01-L04)         Phase 2: 설계 이론 (L05-L08)
       │                                       │
       ▼                                       ▼
  DBMS 개념                           함수 종속성
  관계형 모델                         정규화 (1NF-5NF)
  관계 대수                           형식 언어로서의 SQL
  ER 모델링                           제약조건 및 트리거
       │                                       │
       └───────────────┬───────────────────────┘
                       │
                       ▼
         Phase 3: 내부 구조 (L09-L12)
         저장장치, 인덱싱, B+ 트리
         쿼리 처리 및 최적화
         트랜잭션 및 동시성
                       │
                       ▼
         Phase 4: 고급 (L13-L16)
         복구 (WAL, ARIES)
         NoSQL 및 NewSQL 패러다임
         분산 데이터베이스
                       │
                       ▼
         종합 설계 프로젝트 (L16)

PostgreSQL: 실용적인 SQL 및 고급 PostgreSQL 기능 (JSON, FTS, replication, RLS)
System_Design: 데이터베이스 이론을 기반으로 한 확장성, 분산 시스템, 아키텍처 패턴
Data_Engineering: ETL 파이프라인, 데이터 웨어하우징, 데이터 인프라
Data_Science: 견고한 데이터베이스 설계에 기반한 통계 분석 및 데이터 조작

총계(Total)¶

16개 레슨 (4개 기초 + 4개 설계 이론 + 4개 내부 구조 + 4개 고급)
난이도 범위: ⭐ ~ ⭐⭐⭐⭐
언어: SQL (주), Python (보조)
핵심 개념: 관계형 모델, 정규화, ACID, 직렬화가능성, B+ 트리, ARIES, CAP 정리