02. 데이터 모델과 질의 언어

관계형 모델과 문서 모델

NoSQL의 탄생

객체 관계형 불일치

• json 표현은 다중테이블 스키마보다 더 나은 Locality를 갖는다. (query하나로 모두 조회가능)

  다대일과 다대다 관계

• n : 1 ex) 많은 사람들은 한 특정 지역에 산다.
• n : n ex) 많은 사람들은 여러 지역에 분산되어 산다.

  문서 데이터베이스는 역사를 반복하고있나?

• IMS라는 구 문서 데이터베이스는 현재의 NoSQL처럼 일대다는 잘 동작하지만, 다대다 관계를 중복을 허용할지, 참조를 할지 결정해야했다.

  네트워크 모델

• 코다실(Conference On DAta SYstem Languages) 에서 표준화하한 모델.
• 네트워크모델에서 레코드간 연결은 외래키보다는 프로그래밍 언어의 포인터와 비슷하며, 최상위 레코드에서부터 연속된 경로를 따르는 ‘접근경로’ 방식을 사용한다.
• 다대다인경우, 모든 연결된 노드를 추적해야하므로 비효율적.

  관계형 모델

  문서 데이터베이스와 관계형모델의 비교

• 다대일과 다대다 표현시 관계형과 문서DB모두 외래키/문서참조 방식으로 참조한다.

관계형 DB와 오늘날의 문서 DB

어떤 데이터 모델이 애플리케이션 코드를 더 간단하게 할까

• 애플리케이션에서 데이터가 문서와 비슷한 구조.
• 로그같은 분석 애플리케이션에서는 다대다 관계가 필요하지않아 NoSQL이 유리.
• 다대다 관계가 필요한경우, join이 가능한 관계형 DB가 유리.

  문서 모델에서의 스키마 유연성

• schemaless : 문서 DB, 쓸때도 읽을때도 필드의 존재를 보장하지않는다. => 오해의 소지가있어 아래 두개로 나눔.
• schema on write : 관계형DB처럼 쓰여진 모든 데이터가 명시적인 스키마를 따르고있음을 보장한다.
• schema on read : 데이터구조는 암묵적이고 읽을때만 해석된다.

  질의를 위한 데이터 지역성

• 전체 문서를 자주 조회해야하는경우, 저장소 지역성을 활용하면 성능 이점이 있다.
• 다만 문서DB는 효율적인 조회/쓰기를 위해 문서의 크기를 작게 유지해야하는 권장사항이 있다.
• 오라클은 multi-table index cluster table을 제공한다.

  문서 DB와 관계형 DB의 통합

• mysql 8.0은 둘다가능

데이터를 위한 질의 언어

• 명령형 코드 : 그냥 코딩.
• SQL같은 선언형 질의언어에서는, 방법이 아닌 결과와 조건만 선언하면 된다. 방법은 시스템의 질의 최적화기가 할 일.
• 선언형 언어는 순서를 지정하는 명령형보다 병렬 처리에 이점이있다.

  웹에서의 선언형 질의

• 선언형=css선택자+html / 명령형=js에서 그려주는것 > 명령형은 코드가 복잡하고, 호환성이 좋지않다.

  MapReduce 질의

• 대상을 지정하는 map, 결과를 합치는 reduce 함수를 지정하는것,
• MongoDB의 명령형 질의 mapReduce

  db.collection_name.mapReduce(
    function map() {
      // 입력으로 전달되는 데이터만 사용되어야한다.
      emit(this.timestamp.getMonth());
    },
    function reduce(key,values) {
      return Array.sum(values);
    },
    {
        query : { fieldA : "mustSame"},
        out : "summary" // result collection name
    }
  )
  

• MongoDB의 선언형 질의 aggregation pipeline , 명령형 질의에 비해 질의 최적화기가 질의 성능을 높일 수 있다.

  db.collection_name.aggregate([
    { $match: { fieldA : "mustSame"}},
    { $group : {
        _id : {
          month : {$month : "$timestamp"}
        },
        "summary" : { $sum : "$number"}
    }}
  ])
  

• NoSQL(Not only Sql) 인 MongoDB도 질의 최적화기가 동작할 수 있는 SQL을 재발견하고있다.

  그래프형 데이터 모델

• 다대다 관계가 매우 일반적이면, 연결이 복잡해지므로 그래프형 데이터모델이 적합.
  • 소셜 그래프 : 사람(node) + 관계(edge)
  • 웹 그래프 : 웹페이지(Node) + 링크(edge)
  • ex) 네비게이션, PageRank

    속성 그래프 모델

• Neo4j, titan, infiniteGraph
• node (vertices)
  • 고유한 식별자
  • outgoing/ingoing 간선 집합
  • 속성 컬렉션 (key-value)
• edges
  • 고유한 식별자
  • 시작/끝 노드
  • label
  • 속성 컬렉션 (key-value)

    Cypher 질의 언어

• 속성 그래프를 위한 선언형 쿼리, Neo4j 에서 사용. ```sql CREATE (USA:Location {name:’US’,type :’country’}) (Lucy) -[:BORN_IN]-> (USA)

// 미국으로 온사람 MATCH (person) -[:BORN_IN]-> () -[:WITHIN*0..] -> (USA:Location {name:’US’}) RETURN person.name

### SQL의 그래프 질의
- SQL로 구현할 수 는 있지만, 그래프 질의언어보다 훨씬 복잡하다. p.56
### 트리플 저장소와 Sparql
- 속성 그래프 모델과 비슷하지만, 모든 정보를 three-part statements 형식으로 저장한다.
```sql
@prefix : <urn:example:>.
_:lucy  a     :Person   # 서술어가 간선이면 목적어는 정점
_:lucy  :name "lucy".   # 서술어가 속성이면 목적어는 문자열

시멘틱 웹

• 모든 웹사이트가 일관된 형식으로 데이터를 게시하여 ‘web of data’에 자동으로 결합되도록 하자는 것. 2000년대 초반 과대평가된 이후 사라졌다.

  RDF 데이터 모델

  uri로 표현된 xml형식

  스파클 질의언어

  RDF 데이터 모델을 사용한 트리플 저장소의 질의 언어.

선언형 질의 세가지

• Cypher
• Sparql
• Datalog

이 서비스의 DB구조는 관계형 모델이지만, 정형화를 굳이 하지않는 스키마있는 문서형모델?

• 불필요한 Join보다 데이터 중복이 쿼리에 효율적이어서,?