Transcript Chapter 1 : 화일의 기본개념

파일구조 - 강의 소개
교과목 개요
• 데이타 관리와 응용을 위한 화일 구조의
설계와 구현에 대한 내용을 배운다.
• 화일은 바로 데이타베이스의 하부 구조를
강의 내용
• 화일의 기본 개념
• 화일 저장장치의 특성
• 화일의 입출력 제어
구성하는 요소로서, 실제 물리적 저장
• 화일의 여러가지 외부 정렬 및 합병 기법
장치에서의 구현에 강의 중점을 둔다.
• 순차화일, 인덱스된 순차화일
• 해싱을 기초로 한 직접화일
• 다중키 파일
• 고급 응용을 위한 다차원 공간 화일 등
1. 화일의 기본개념
파일의 종류 / 파일의 연산 / 파일 구조 선정 요소
1.1 화일의 종류
▶ 정보(Information)  데이타(Data)
D
P
I
데이타
(data)
처리
(processing)
정보
(information)
(disk, tape)
(computer)
I = P(D)
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▶ 데이타, 레코드
 데이타 필드(field), 애트리뷰트(attribute), 데이타 항목(item)
 이름을 가진 논리적 데이타의 최소 단위
 특정 객체(object, entity)의 한 성질을 표현
 레코드 타입(record type)
 논리적으로 서로 연관된 데이타 필드(항목)들의 집합
 엔터티 타입(entity type)
 레코드 어커런스(record occurrence)
 한 레코드 타입의 인스턴스(instance)
 레코드 타입의 각 필드에 따라 실제 값이 들어가 어떤 특정 객체를
나타내는 것
 보통 레코드(record)라고 함
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▶ 화일, 화일 구조
 화일(file)
 어떤 응용 목적을 위해 함께 저장된 레코드 집합
예 : 급여, 인사, 재고, 재무, 회계, 학사, 수강, 학적 등
 보통 보조 저장장치에 저장
 화일구조(file structure)
- 데이타의 표현과 연산의 조합
 데이타를 화일로 구성하는 이유
① 메인 메모리에 전부 적재하기에 데이타 양이 너무 크다
② 프로그램은 특정시간에 데이타 집합의 일부만 접근한다
- 데이타 전부를 메인 메모리에 한꺼번에 저장시킬 필요가 없음
③ 데이타를 특정 프로그램과 별도로 보관시켜 데이타의
독립성(independency)을 유지하기 위함
- 여러 응용 프로그램이 공용 가능
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▶ 화일의 분류 (화일의 기능에 따라)
 마스터 화일 (master file)
 트랜잭션 화일 (transaction file)
 보고서 화일 (report file)
 작업 화일 (work file)
 프로그램 화일(program file)
 텍스트 화일 (text file)
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(1) 마스터 화일 (master file)
 어느 한 시점에서 조직체의 업무에 관한 정적인 면을
나타내는 데이타의 집합
 회사 예 : 급여 마스터 화일, 고객 마스터 화일, 인사
마스터 화일, 재고 마스터 화일, 자재 요청 마스터 화일
 삽입, 삭제, 갱신을 통해 비교적 영속성을 유지함
 현재성(currency)을 유지함으로써 정확한 정보제공
 보통의 화일을 의미
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(2) 트랜잭션 화일 (transaction file)
 마스터 화일에 적용할 트랜잭션들을 모아 저장한 파일
★ 트랜잭션 (transaction)
 논리적인 작업 단위
 하나의 건수로 취급(처리)되는 분리될 수 없는 연산 그룹
 트랜잭션의 내용
새로운 레코드 삽입(insert),
현존 레코드의 삭제(delete),
현존 레코드의 내용 수정(modify, replace)
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(3) 보고서 화일 (report file)
 사용자에게 데이타 검색의 결과를 보여주기 위해
데이타를 일정한 형식으로 저장해 놓은 화일
 하드카피(hard copy) 보고서 출력
 장치 화면에 디스플레이
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(4) 작업 화일 (work file)
 어느 한 프로그램에서 생성된 출력 데이타를 다른
프로그램의 입력 데이타로 사용하기 위해 만드는
임시 화일(temporary file)
- 시스템이 자동으로 만드는 작업 화일 예 : 정렬을 위한 화일
- 프로그램이 만드는 작업 화일 예 : 수강신청 변경 파일
 목표 진행 과정에서 만들어지는 중간 결과를 저장하는 파일
 영속적이 아니라 임시로 만들어 사용
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(5) 프로그램 화일 (program file)
 데이타를 처리하기 위한 명령어들을 저장하고 있는 화일
 고급언어(C, JAVA), 저급어 (어셈블리어)로 작성
 원시 코드(source code)나 목적 코드(object code) 형태
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(6) 텍스트 화일 (text file)
 문자 숫자(alphanumeric)와 그래픽 데이타를 포함하고
있는 화일로서 텍스트 편집기의 입력과 출력으로 사용
- 여러 텍스트 편집기에 의해 처리될 수 있음
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▶ 화일의 분류 (2)
 프로그램의 화일 접근 목적에 따라
(1) 입력 화일 (input file)
•
프로그램이 판독(READ)을 위해 접근하는 화일
•
원시코드 프로그램 화일: 컴파일러
(2) 출력 화일 (output file)
•
프로그램이 기록(WRITE)을 위해 접근하는 화일
•
목적코드 프로그램 화일: 컴파일러
(3) 입/출력 화일 (input/output file)
•
프로그램의 실행 중 판독도 하고 기록도 하기 위해 접근하는 화일
•
급여 마스터 화일
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파일 분류에 대한 종합정리
(master file)
(transaction file)
(report file)
(work file)
(program file)
(text file)
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1.2 화일(=파일)의 연산
 화일 조직 방법의 주요 결정 요소
 화일의 사용 형식 : 일괄처리, 대화식 처리
 화일 연산의 성격 : 생성, 기록, 판독, 삭제, 개방/폐쇄
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▶ 화일 사용 형식
 일괄처리(batch) 형식
 마스터 화일을 효율적으로 접근하도록 트랜잭션들을 구성함
 트랜잭션들을 그룹화하여 처리하는 성능이 중요
 예 : 성적처리, 이자지급
 대화(interactive) 형식
 트랜잭션이 터미널에 도착하는 대로 구성하고 처리함
 각 트랜잭션의 처리 성능이 중요
 예 : 수강신청, 입출금
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▶ 화일의 연산
(1) 화일생성
(2) 화일기록(갱신, 삽입, 삭제)
(3) 화일판독(화일 이름, 블록 명세)
(4) 화일삭제
(5) 화일 개방과 폐쇄(버퍼의 할당과 반환)
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(1) 화일 생성 (file creation)
1) 데이타 골격(skeleton )의 설계
- 데이타 정의(data definition)
2) 데이타 수집(collection)과 확인(validation)
3) 데이타 적재(loading)




공간 할당
데이타를 일괄 적재
한 번에 한 레코드씩 구성
디렉터리(폴더)에 파일 엔트리(화일이름, 위치 등) 생성
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(2) 화일기록 (file write)
 마스터 화일의 내용을 기록 또는 출력(output)
i)
레코드 내용의 변경 (update)
ii)
새로운 레코드의 삽입(insert)
iii) 레코드 삭제(delete)
• 순차 화일의 경우 물리적 레코드 이동 수반
• 직접 화일의 경우 물리적 이동 없이 처리 가능
- 위치한 자리에서 변경 연산 수행
- 가용 자유공간에 삽입
- 삭제 공간의 재활용
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(3) 화일판독 (file read)
 마스터 화일의 내용을 판독 또는 입력(input)
 판독해야 할 화일 이름과 블록을 명세
 디렉터리 조사 – 화일의 위치와 레코드의 디스크 주소 탐색
(기록연산과 유사)
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(4) 화일삭제 (file delete)
 화일의 삭제
 디렉터리로부터 화일 위치 검색
 할당된 디스크 공간 반환, 디렉터리 엔트리 삭제
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(5) 화일의 개방과 폐쇄 (open, close)
 화일의 개방
 연산을 수행할 수 있도록 화일을 준비
 화일 개방 후 판독과 기록이 가능
 메인 메모리에 화일 전송을 위한 버퍼 할당
 화일의 폐쇄
 화일 사용 종료
 버퍼의 출력 데이타를 디스크에 기록
 할당된 버퍼를 반환
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1.3 화일 구조 선정 요소
 메인 메모리의 데이타 구조
 메인 메모리의 데이타 구조는 비교 연산 횟수로 평가
(보조기억장치는 장치특성, 접근횟수 등 다른 요소에 의해 평가)
 데이타 요소에 대한 접근시간은 모두 일정한 것으로 취급
 보조 저장 장치의 화일 구조
 데이타 접근 시간이 메인 메모리 접근에 비해 상당히 오래 걸림
 보조 저장 장치의 접근 횟수가 프로그램 성능 평가의 주요 요소
 화일 구조 선정의 중요성
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▶ 화일 구조 선정 요소
(1) 가변성
(2) 활동성
(3) 사용빈도수
(4) 응답 시간
(5) 화일 크기
(6) 화일 접근 유형
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(1) 가변성(volatility)
 화일의 성격
 내용이 변하지 않는(가변성이 낮은) 정적(static) 성격 파일
- (과거의 기록, 보존용 화일)
 내용이 자주 변하는(가변성이 높은) 동적(dynamic) 성격 파일
- (현재의 상황 데이타)
 파일의 가변성(volatility)
 전체 레코드 수에 대해 추가되거나 삭제되는 레코드 빈도(수)
 가변성이 높은 동적 화일은 빠른 접근과 갱신이 필요한 구조
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(2) 활동성(activity)
 화일의 활동성
 일정 기간에 총 레코드 수에 대해 접근한 레코드 수(비율)
 활동성이 높으면 순차 화일 구조가 유리하나 낮으면 불리
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(3) 사용 빈도수 (frequency of use)
 화일의 사용 빈도수
 일정 기간 동안 화일의 사용 빈도수
 가변성과 활동성에 밀접한 관련
 사용 빈도수와 화일 구조
 제한된 접근 방법의 화일 구조는 사용 빈도수에 장애 유발
- 빈도수가 낮으면 순차 화일 구조 유리
- 빈도수가 높으면 임의 접근 구조 유리
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(4) 응답 시간(response time)
 응답 시간과 화일 구조
 검색이나 갱신에 대해 요구하는 지연 시간
 빠른 응답 시간 조건에는 임의 접근(random access) 방법 선택
 정렬된 키를 이용한 검색은 순차 접근(sequential access)
방법이 유리
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(5) 화일 크기(file size)
 화일 크기와 화일 구조
 레코드 수와 각 레코드 길이(record length)가 화일 크기 결정
 시간이 지남에 따라 화일 크기는 성장
(레코드 길이 확장, 레코드 수 증가)
 성장을 유연하게 수용할 수 있는 구조가 요구됨
: 생성시 저장공간 예비, 성장을 수용할 수 없으면 재조직 사태 발생
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(6) 화일 접근 유형
 화일 접근 유형과 화일 구조
 화일 연산의 유형(type of operation)과 접근 형식(access
mode)도 조직 결정의 고려 요소
ex) 1. 판독 위주 접근? / 갱신 위주(가변성) 접근?
2. 순차 접근이 주도? / 임의 접근이 주도?
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