[I/O, HTTP, SQL] 표준 I/O 입출력, HTTP, SQL

1. 파일 시스템

파일 시스템은 운영 체제의 일부로, 데이터를 조직하고 저장하는 방식입니다. 하드 디스크, SSD, USB 드라이브 등 저장 장치에서 데이터를 관리하기 위한 구조와 논리를 제공합니다. 파일 시스템은 파일과 디렉토리를 생성, 수정, 삭제 및 검색하는 기능을 제공합니다.
1. FAT (File Allocation Table):
  - 초기 파일 시스템 중 하나로, DOS와 Windows 초기 버전에서 사용됨.
  - 단순하지만, 큰 파일 및 디스크 관리에 비효율적.
2. NTFS (New Technology File System):
  - Windows NT 계열에서 사용되는 파일 시스템.
  - 보안, 압축, 대용량 파일 지원 등 다양한 고급 기능 제공.
3. HFS+ (Hierarchical File System Plus):
  - macOS에서 사용되는 파일 시스템.
  - 파일 크기 제한, 파일 수 제한 등의 특징을 가짐.
4. EXT (Extended File System):
  - Linux에서 사용되는 파일 시스템.
  - EXT2, EXT3, EXT4 등 여러 버전이 있으며, 저널링 기능을 제공.주요 파일 시스템 유형

2. I/O 처리 (Input/Output Processing)

I/O 처리란 컴퓨터 시스템에서 데이터를 입력(Input)하고 출력(Output)하는 과정을 의미합니다. 이는 사용자와 시스템 간, 시스템 내의 다른 구성 요소 간, 또는 시스템과 외부 장치 간의 데이터 전송을 포함합니다.
I/O 처리 방식
- 동기식 I/O (Synchronous I/O):
  - I/O 작업이 완료될 때까지 호출한 프로세스가 기다립니다.
  - 코드가 순차적으로 실행되며, 간단하지만 속도가 느릴 수 있음.
- 비동기식 I/O (Asynchronous I/O):
  - I/O 작업이 백그라운드에서 수행되며, 호출한 프로세스는 작업이 완료될 때까지 기다리지 않습니다.
  - 이벤트 기반으로 동작하여, I/O 작업 완료 시 콜백 함수가 호출됩니다.
  - 성능이 향상되며, 특히 네트워크 요청 등에서 유용함.

I/O 처리의 주요 개념:
- 버퍼링 (Buffering):
  - 데이터를 일시적으로 저장하는 메모리 공간(버퍼)을 사용하여 I/O 성능을 향상시킵니다.
  - 예를 들어, 파일을 읽을 때 데이터를 버퍼에 저장하고, 필요할 때 버퍼에서 데이터를 읽습니다.
- 캐싱 (Caching):
  - 자주 사용되는 데이터를 캐시에 저장하여 I/O 성능을 향상시킵니다.
  - 파일 시스템에서는 파일 데이터를 캐시에 저장하고, 동일한 파일에 대한 요청이 있을 때 캐시에서 데이터를 제공합니다.
- 저널링 (Journaling):
  - 파일 시스템에서 데이터 무결성을 보장하기 위해 사용되는 기술입니다.
  - 변경 내용을 저널(로그)에 기록하고, 시스템 충돌 등의 문제가 발생했을 때 저널을 통해 복구할 수 있습니다.

3. 표준 I/O 입출력

표준 I/O 입출력(Standard Input/Output, Standard I/O)은 프로그램과 사용자 또는 다른 프로그램 간의 데이터 입력과 출력을 위한 기본적인 인터페이스를 제공하는 시스템입니다. 표준 I/O는 주로 세 가지 스트림으로 구성됩니다:
1. 표준 입력(Standard Input, stdin):
  - 프로그램이 입력을 받을 때 사용하는 스트림입니다.
  - 기본적으로 키보드 입력을 통해 데이터를 받습니다.
  - 예를 들어, 사용자가 터미널에서 입력하는 데이터가 표준 입력을 통해 프로그램으로 전달됩니다.
2. 표준 출력(Standard Output, stdout):
  - 프로그램이 출력을 내보낼 때 사용하는 스트림입니다.
  - 기본적으로 터미널 화면에 데이터를 출력합니다.
  - 예를 들어, print 또는 console.log 같은 함수들이 표준 출력을 통해 터미널에 메시지를 표시합니다.
3. 표준 오류(Standard Error, stderr):
  - 프로그램이 에러 메시지를 내보낼 때 사용하는 스트림입니다.
  - 기본적으로 터미널 화면에 에러 메시지를 출력합니다.
  - 일반 출력과 에러 출력을 분리하여 에러를 효율적으로 처리할 수 있게 합니다.
표준 I/O의 특성 및 장점
- 범용성: 표준 I/O는 운영 체제 및 프로그래밍 언어에 관계없이 일관된 인터페이스를 제공합니다.
- 유연성: 표준 I/O 스트림을 리디렉션하여 파일, 네트워크 소켓 등 다양한 입력 및 출력 소스로 변경할 수 있습니다.
- 디버깅 편의성: 표준 오류 스트림을 통해 에러 메시지를 별도로 관리할 수 있어, 디버깅과 로그 관리가 용이합니다.

//node.js에서 표준 입출력

const readline = require('readline');

// 표준 입력과 표준 출력을 사용하는 인터페이스 생성
const rl = readline.createInterface({
  input: process.stdin,
  output: process.stdout
});

// 표준 입력으로부터 문자열 입력 받기
rl.question('Enter your name: ', (name) => {
  // 표준 출력으로 문자열 출력하기
  console.log(`Hello, ${name}`);

  // 표준 오류로 에러 메시지 출력하기
  console.error('This is an error message.');

  rl.close();
});

4. 파일과 디렉토리 구분

파일은 데이터를 저장하는 기본 단위입니다. 텍스트, 이미지, 비디오, 프로그램 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있습니다. 파일은 특정한 형식을 가지고 있으며, 이름과 확장자로 구분됩니다.
파일(File)파일의 주요 특성
- 파일은 데이터를 저장하는 기본 단위입니다. 텍스트, 이미지, 비디오, 프로그램 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있습니다. 파일은 특정한 형식을 가지고 있으며, 이름과 확장자로 구분됩니다.
- 이름과 확장자: 파일은 이름과 확장자로 구성됩니다. 예를 들어, document.txt에서 document는 이름, txt는 확장자입니다. 확장자는 파일 형식을 나타냅니다.
- 크기: 파일은 데이터를 포함하므로 일정한 크기를 가집니다. 크기는 바이트 단위로 측정됩니다.
- 경로: 파일은 파일 시스템 내에서 위치를 가지며, 경로(path)를 통해 접근할 수 있습니다. 예를 들어, C:\Documents\file.txt는 파일의 경로입니다.
- 속성: 파일에는 읽기, 쓰기, 실행 등의 속성이 있습니다. 이러한 속성은 파일 접근 권한을 설정하는 데 사용됩니다.
디렉터리는 파일과 다른 디렉터리를 포함하는 컨테이너 역할을 합니다. 디렉터리를 통해 파일과 디렉터리를 조직화하고 구조화할 수 있습니다. 디렉터리는 폴더라고도 불립니다.
디렉터리의 주요 특성
- 이름: 디렉터리는 이름을 가지며, 파일처럼 확장자는 없습니다.
- 경로: 디렉터리도 경로를 가지며, 루트 디렉터리로부터의 경로를 통해 접근할 수 있습니다. 예를 들어, C:\Documents는 디렉터리의 경로입니다.
- 계층 구조: 디렉터리는 트리 구조를 형성하며, 루트 디렉터리로부터 시작됩니다. 하위 디렉터리는 상위 디렉터리의 하위 항목으로 포함됩니다.
- 파일 및 디렉터리 포함: 디렉터리는 파일뿐만 아니라 다른 디렉터리(서브 디렉터리)도 포함할 수 있습니다.

5. HTTP Request(요청)

HTTP 요청은 클라이언트가 서버에 특정 작업을 수행하도록 요청하는 메시지입니다. 웹 브라우저나 기타 HTTP 클라이언트가 서버에 데이터를 요청하거나 제출할 때 사용됩니다. HTTP 요청의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다
HTTP 메서드 (HTTP Method)
- GET: 서버로부터 리소스를 요청합니다. 데이터 조회에 사용됩니다.
- POST: 서버에 데이터를 제출합니다. 데이터 생성이나 업데이트에 사용됩니다.
- PUT: 서버에 리소스를 생성하거나 기존 리소스를 업데이트합니다.
- DELETE: 서버에서 리소스를 삭제합니다.
- HEAD: 서버로부터 응답 헤더를 요청합니다(본문은 포함되지 않음).
- OPTIONS: 서버에서 지원하는 HTTP 메서드를 요청합니다.
- PATCH: 리소스의 일부를 업데이트합니다.
URL
- 요청이 대상이 되는 서버의 리소스를 식별합니다. 예를 들어, https://example.com/api/resource.
HTTP 버전
- HTTP 프로토콜의 버전을 명시합니다(예: HTTP/1.1).
헤더 (Headers)
- 요청에 대한 추가 정보를 제공합니다. 예를 들어, Content-Type, Authorization, User-Agent 등이 있습니다.
본문 (Body)
- POST, PUT과 같은 메서드에서 데이터를 전송할 때 사용됩니다. 예를 들어, JSON 형식의 데이터가 포함될 수 있습니다.

HTTP 요청의 예시

POST /api/resource HTTP/1.1
Host: example.com
Content-Type: application/json
Authorization: Bearer some_token

{
    "name": "John Doe",
    "email": "john.doe@example.com"
}

6. HTTP Reponse(요청)

HTTP 응답은 서버가 클라이언트의 요청에 대해 보내는 메시지입니다. 응답은 요청에 대한 결과를 포함하며, 성공, 실패, 리소스에 대한 정보 등을 나타냅니다. HTTP 응답의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
HTTP 상태 코드 (HTTP Status Code)
- 요청의 처리 결과를 나타냅니다. 대표적인 상태 코드는 다음과 같습니다:
  - 200 OK: 요청이 성공적으로 처리되었습니다.
  - 201 Created: 요청이 성공적으로 처리되었으며, 새로운 리소스가 생성되었습니다.
  - 400 Bad Request: 잘못된 요청입니다.
  - 401 Unauthorized: 인증이 필요합니다.
  - 403 Forbidden: 접근이 금지되었습니다.
  - 404 Not Found: 요청한 리소스를 찾을 수 없습니다.
  - 500 Internal Server Error: 서버 내부 오류입니다.
HTTP 버전
- HTTP 프로토콜의 버전을 명시합니다(예: HTTP/1.1).
헤더 (Headers)
- 응답에 대한 추가 정보를 제공합니다. 예를 들어, Content-Type, Content-Length, Set-Cookie 등이 있습니다.
본문 (Body)
- 응답 데이터가 포함됩니다. 예를 들어, HTML 문서, JSON 데이터, 파일 등이 포함될 수 있습니다.

HTTP 응답의 예시

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 85

{
    "id": 123,
    "name": "John Doe",
    "email": "john.doe@example.com",
    "createdAt": "2024-08-05T12:34:56Z"
}

7. SQL 표준

SQL(Structured Query Language)은 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)에서 데이터를 정의하고 조작하는 데 사용되는 표준 언어입니다. SQL 표준은 국제 표준화 기구(ISO)와 국제 전기기술 위원회(IEC)가 관리합니다. 주요 SQL 표준은 다음과 같습니다
- SQL-86 (SQL1)
  - SQL의 첫 번째 표준 버전. 기본적인 쿼리, 데이터 정의, 데이터 조작을 포함합니다.
- SQL-89 (SQL1)
  - SQL-86의 소규모 개정판. 사소한 수정과 확장 포함.
- SQL-92 (SQL2)
  - 보다 확장된 기능과 향상된 표준. 다양한 데이터 유형, 더 나은 일관성 제어, 뷰, 임시 테이블 등을 포함합니다.
- SQL:1999 (SQL3)
  - 객체 지향적 기능, 트리거, 저장 프로시저, 재귀적 쿼리, 새로운 데이터 유형(예: BLOB, CLOB) 등을 포함한 확장.
- SQL:2003
  - XML 관련 기능, 윈도우 함수, 자동 증가 열, 시퀀스 등 포함.
- SQL:2006
  - SQL/XML 표준 통합. XML 데이터와의 상호 운용성 향상.
- SQL:2008
  - 트랜잭션 제어, 데이터베이스 관리, 새로운 데이터 유형 지원 향상.
- SQL:2011
  - 시간 및 날짜 관련 데이터 유형과 기능 추가.
- SQL:2016
  - JSON 데이터 처리 기능 추가.
- SQL:2019
  - 향상된 지원과 기능 포함

8. SQL 문법

데이터 정의 언어 (DDL, Data Definition Language)
- 데이터베이스 객체(테이블, 인덱스, 뷰 등)를 정의하고 수정하는 데 사용됩니다.
- 주요 명령어:
  - CREATE: 새로운 데이터베이스 객체 생성.
  - ALTER: 기존 객체 수정.
  - DROP: 객체 삭제.
  - TRUNCATE: 테이블의 모든 데이터를 제거(테이블 구조는 유지)
데이터 조작 언어 (DML, Data Manipulation Language)
- 데이터베이스의 데이터를 조작(삽입, 수정, 삭제, 조회)하는 데 사용됩니다.
- 주요 명령어:
  - SELECT: 데이터 조회.
  - INSERT: 데이터 삽입.
  - UPDATE: 데이터 수정.
  - DELETE: 데이터 삭제
데이터 제어 언어 (DCL, Data Control Language)
- 데이터베이스에 대한 접근 권한을 제어하는 데 사용됩니다.
- 주요 명령어:
  - GRANT: 사용 권한 부여.
  - REVOKE: 사용 권한 철회
트랜잭션 제어 언어 (TCL, Transaction Control Language)
- 트랜잭션의 시작과 종료를 제어하고, 트랜잭션의 일관성을 유지하는 데 사용됩니다.
- 주요 명령어:
  - BEGIN TRANSACTION 또는 START TRANSACTION: 트랜잭션 시작.
  - COMMIT: 트랜잭션 종료 및 변경 사항 저장.
  - ROLLBACK: 트랜잭션 종료 및 변경 사항 취소.
  - SAVEPOINT: 트랜잭션 내 저장 지점 설정.
  - RELEASE SAVEPOINT: 저장 지점 해제.
  - ROLLBACK TO SAVEPOINT: 저장 지점까지 롤백

9. DBMS : 데이터 베이스 관리 시스템

데이터베이스를 정의하고 생성, 관리하는 소프트웨어 시스템입니다. DBMS는 데이터의 저장, 수정, 검색, 삭제와 같은 작업을 효율적으로 수행하며, 여러 사용자가 동시에 데이터를 안전하게 접근하고 관리할 수 있도록 지원
DBMS의 주요 기능
1. 데이터 정의 (Data Definition)
  - **DDL(Data Definition Language)**를 사용하여 데이터베이스 구조를 정의합니다. 이는 테이블, 인덱스, 뷰 등의 데이터베이스 객체를 생성, 수정, 삭제하는 명령어들입니다.
  - 예: CREATE TABLE, ALTER TABLE, DROP TABLE.
2. 데이터 조작 (Data Manipulation)
  - **DML(Data Manipulation Language)**를 사용하여 데이터베이스 내의 데이터를 조작합니다. 이는 데이터를 삽입, 수정, 삭제, 조회하는 명령어들입니다.
  - 예: INSERT, UPDATE, DELETE, SELECT.
3. 데이터 보안 (Data Security)
  - 데이터에 대한 접근 권한을 관리합니다. 이는 데이터의 기밀성을 유지하고, 허가되지 않은 접근을 방지하는 기능입니다.
  - 예: GRANT, REVOKE.
4. 데이터 무결성 (Data Integrity)
  - 데이터의 정확성과 일관성을 유지합니다. 이는 데이터의 유효성을 보장하고 데이터베이스의 신뢰성을 유지하는 기능입니다.
  - 예: 기본 키, 외래 키, 유일성 제약 조건.
5. 트랜잭션 관리 (Transaction Management)
  - 트랜잭션을 관리하여 데이터베이스의 일관성을 유지합니다. 트랜잭션은 데이터베이스의 상태를 변경하는 일련의 작업을 의미하며, 이 작업들이 모두 성공하거나 모두 실패해야 합니다.
  - 예: BEGIN TRANSACTION, COMMIT, ROLLBACK.
6. 동시성 제어 (Concurrency Control)
  - 여러 사용자가 동시에 데이터베이스를 접근할 때 일관성과 무결성을 유지합니다. 이는 데이터의 동시 접근 시 발생할 수 있는 문제를 해결하는 기능입니다.
  - 예: 잠금(locking) 메커니즘.
7. 백업 및 복구 (Backup and Recovery)
  - 데이터베이스의 데이터를 보호하기 위해 정기적으로 백업을 수행하고, 데이터 손실 시 복구할 수 있는 기능을 제공합니다.
  - 예: 데이터베이스 덤프, 로그 파일
DBMS의 유형
1. 관계형 DBMS (RDBMS)
  - 데이터를 행과 열의 형태로 구성된 테이블로 관리합니다.
  - SQL을 사용하여 데이터를 조작합니다.
  - 예: MySQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server.
2. 객체지향 DBMS (OODBMS)
  - 객체지향 프로그래밍 언어의 객체를 데이터베이스로 관리합니다.
  - 객체와 클래스, 상속 등의 개념을 사용합니다.
  - 예: db4o, ObjectDB.
3. 객체-관계형 DBMS (ORDBMS)
  - 관계형 데이터베이스와 객체지향 데이터베이스의 특성을 결합한 시스템입니다.
  - 예: PostgreSQL.
4. NoSQL DBMS
  - 전통적인 관계형 데이터베이스와 다른 구조로 데이터를 관리합니다.
  - 문서, 그래프, 키-값 저장소 등 다양한 데이터 모델을 지원합니다.
  - 예: MongoDB, Cassandra, Redis, Neo4j.
5. NewSQL DBMS
  - NoSQL의 확장성과 관계형 데이터베이스의 ACID 속성을 모두 제공하려는 시스템입니다.
  - 예: Google Spanner, VoltDB.
DBMS의 장점
1. 데이터 중복 최소화
  - 데이터를 중앙 집중적으로 관리하여 중복을 최소화하고 일관성을 유지합니다.
2. 데이터 독립성
  - 데이터베이스의 논리적 구조와 물리적 구조를 분리하여 데이터 독립성을 제공합니다.
3. 데이터 무결성 유지
  - 데이터의 정확성과 일관성을 유지하는 무결성 제약 조건을 지원합니다.
4. 데이터 보안 제공
  - 사용자 권한 관리와 암호화를 통해 데이터의 보안을 강화합니다.
5. 효율적인 데이터 접근
  - 인덱스와 최적화된 쿼리 처리를 통해 데이터를 효율적으로 접근할 수 있습니다.
6. 데이터 백업 및 복구
  - 데이터 손실에 대비한 백업 및 복구 기능을 제공합니다.
DBMS의 예시
- MySQL: 오픈 소스 관계형 DBMS, 웹 애플리케이션에서 널리 사용됨.
- PostgreSQL: 고급 기능을 갖춘 오픈 소스 관계형 DBMS.
- Oracle Database: 엔터프라이즈급 상용 DBMS, 높은 성능과 안정성 제공.
- Microsoft SQL Server: Microsoft가 개발한 관계형 DBMS, 기업 환경에서 널리 사용됨.
- MongoDB: 오픈 소스 NoSQL DBMS, 문서 지향 데이터 모델을 사용.
- Redis: 오픈 소스 인메모리 데이터 구조 저장소, 고속 데이터 접근을 지원.

10. 트랜잭션

트랜잭션(Transaction)은 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)에서 하나의 논리적 작업 단위를 의미합니다. 트랜잭션은 여러 데이터베이스 연산(읽기, 쓰기, 수정, 삭제)을 포함할 수 있으며, 이러한 연산들이 하나의 단위로 처리되어야 할 때 사용됩니다. 트랜잭션의 주요 목적은 데이터베이스의 일관성과 무결성을 유지하는 것입니다.
트랜잭션은 ACID 속성을 준수해야 합니다. ACID는 다음 네 가지 특성을 나타냅니다:
1. Atomicity (원자성)
  - 트랜잭션의 모든 연산이 완전히 수행되거나 전혀 수행되지 않아야 함을 보장합니다. 즉, 트랜잭션이 성공적으로 완료되면 모든 연산이 반영되고, 중간에 실패하면 모든 연산이 취소되어 데이터베이스가 트랜잭션 이전 상태로 복구됩니다.
2. Consistency (일관성)
  - 트랜잭션이 완료된 후 데이터베이스가 일관된 상태를 유지해야 함을 보장합니다. 이는 데이터베이스의 무결성 제약 조건을 만족시켜야 한다는 의미입니다.
3. Isolation (고립성)
  - 하나의 트랜잭션이 다른 트랜잭션의 중간 결과를 볼 수 없도록 보장합니다. 즉, 트랜잭션들은 서로 독립적으로 수행되어야 하며, 동시에 여러 트랜잭션이 수행되더라도 결과는 트랜잭션들이 순차적으로 실행된 것과 같아야 합니다.
4. Durability (지속성)
  - 트랜잭션이 성공적으로 완료된 후 그 결과는 영구적으로 반영되어야 함을 보장합니다. 시스템 오류가 발생하더라도 트랜잭션의 결과는 손실되지 않습니다.
트랜잭션은 다음과 같은 상태를 가질 수 있습니다:
1. Active (활성 상태)
  - 트랜잭션이 실행 중인 상태입니다.
2. Partially Committed (부분 완료 상태)
  - 트랜잭션이 마지막 연산을 실행했지만 아직 모든 연산이 데이터베이스에 반영되지 않은 상태입니다.
3. Committed (완료 상태)
  - 트랜잭션이 성공적으로 완료되어 모든 연산이 데이터베이스에 반영된 상태입니다.
4. Failed (실패 상태)
  - 트랜잭션 실행 중 오류가 발생하여 더 이상 진행할 수 없는 상태입니다.
5. Aborted (중단 상태)
  - 트랜잭션이 실패하여 실행한 모든 연산이 취소되고 데이터베이스가 트랜잭션 이전 상태로 복구된 상태입니다.

11. 참조

1)입출력 시스템 : https://velog.io/@yuseogi0218/IO-System-%EC%9E%85%EC%B6%9C%EB%A0%A5-%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C

I/O System (입출력 시스템)

I/O 장치의 종류Storage (저장장치) : SSD, HDD, DVD-ROMTransmission (전송장치) : 네트워크 카드, 모뎀Human-Interface (사용자 인터페이스 장치) : 모니터, 키보드, 마우스I/O 장치와 컴퓨터 시스템 사이의 통신Por

velog.io

2) 트랜잭션 상세 : https://velog.io/@shasha/Database-%ED%8A%B8%EB%9E%9C%EC%9E%AD%EC%85%98-%EC%A0%95%EB%A6%AC

저작자표시

codebylhbs

[I/O, HTTP, SQL] 표준 I/O 입출력, HTTP, SQL

1. 파일 시스템

2. I/O 처리 (Input/Output Processing)

3. 표준 I/O 입출력

4. 파일과 디렉토리 구분

5. HTTP Request(요청)

6. HTTP Reponse(요청)

7. SQL 표준

8. SQL 문법

9. DBMS : 데이터 베이스 관리 시스템

10. 트랜잭션

11. 참조

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