📌 PostgreSQL로 시작하는 데이터베이스 관리: 이론과 실습 - PostgreSQL이란? (특징 및 아키텍처)

📌 PostgreSQL로 시작하는 데이터베이스 관리: 이론과 실습

1.1 PostgreSQL이란? (특징 및 아키텍처)

PostgreSQL은 강력한 기능과 확장성을 갖춘 오픈소스 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)입니다.
많은 기업과 개발자들이 PostgreSQL을 선택하는 이유는 표준 SQL 준수, 뛰어난 확장성, ACID 트랜잭션 지원, JSON 및 NoSQL 기능 제공, 강력한 보안성 때문입니다.

이번 글에서는 PostgreSQL의 개념과 특징, 기본적인 아키텍처를 PostgreSQL 공식 문서를 기반으로 살펴보겠습니다.

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1.1.1 PostgreSQL 개요

✅ PostgreSQL이란?

PostgreSQL(포스트그레SQL)은 객체-관계형 데이터베이스 관리 시스템(ORDBMS, Object-Relational Database Management System) 으로,
SQL 표준을 준수하면서도 확장 가능한 구조를 제공하는 고성능 데이터베이스입니다.

1986년 캘리포니아 버클리 대학교에서 시작된 POSTGRES 프로젝트에서 유래했으며,
1996년에 SQL을 지원하면서 현재의 PostgreSQL이라는 이름을 갖게 되었습니다.

PostgreSQL은 오픈소스이지만 상용 DBMS(Oracle, MS SQL Server 등)와 비교해도 손색이 없는 강력한 기능을 제공합니다.

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1.1.2 PostgreSQL의 주요 특징

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PostgreSQL이 다른 데이터베이스와 차별화되는 이유는 다음과 같은 고급 기능을 기본적으로 지원하기 때문입니다.

🔹 1️⃣ ACID 트랜잭션 완벽 지원

PostgreSQL은 Atomicity(원자성), Consistency(일관성), Isolation(고립성), Durability(지속성) 을 갖춘
완전한 트랜잭션 관리를 제공합니다.
즉, 데이터의 일관성을 유지하면서 신뢰할 수 있는 데이터 처리가 가능합니다.

🔹 2️⃣ SQL 표준 준수

PostgreSQL은 SQL:2008 표준을 포함하여, 최신 SQL 기능을 지원합니다.
기본적인 CRUD 연산뿐만 아니라, 윈도우 함수(Window Functions), CTE(Common Table Expressions), 서브쿼리, JSON 처리 등을 지원합니다.

🔹 3️⃣ 객체-관계형 데이터베이스 (ORDBMS) 기능

PostgreSQL은 일반적인 관계형 데이터베이스(RDBMS)의 특성을 넘어서,
객체지향 개념이 적용된 객체-관계형 DBMS(ORDBMS) 기능도 제공합니다.
✅ 사용자 정의 타입(Custom Data Types)
✅ 배열(Array), JSONB, HStore(Key-Value Store) 등 다양한 데이터 타입 지원
✅ 테이블 상속(Table Inheritance)

🔹 4️⃣ JSON 및 NoSQL 기능 지원

PostgreSQL은 JSONB(Binary JSON) 타입을 제공하여 NoSQL 기능을 활용할 수 있는 하이브리드 데이터베이스입니다.
✅ JSON 데이터를 저장하고, SQL과 함께 사용할 수 있음
✅ Full-Text Search(전문 검색 기능) 제공
✅ Key-Value Store 기능 (HStore)

🔹 5️⃣ 다양한 인덱스 및 검색 기능 제공

PostgreSQL은 B-TREE, HASH, GIN, GiST, BRIN 등 다양한 인덱스를 지원하여 검색 성능을 최적화할 수 있습니다.
또한 **Full-Text Search(전문 검색 기능)**을 기본적으로 제공하여, 빠른 검색이 가능합니다.

🔹 6️⃣ 확장 가능한 오픈소스 데이터베이스

PostgreSQL은 확장 가능한 구조를 갖춘 오픈소스 DBMS로,
사용자가 직접 확장을 구현할 수 있습니다.
✅ 확장 모듈(Extensions) 추가 가능 (pg_stat_statements, PostGIS, TimescaleDB 등)
✅ 사용자가 직접 저장 프로시저 및 함수(Custom Functions) 작성 가능
✅ PL/pgSQL, Python, JavaScript, Perl 등 다양한 언어 지원

🔹 7️⃣ 뛰어난 보안 기능 제공

PostgreSQL은 강력한 보안 및 접근 제어 기능을 제공합니다.
✅ 다양한 인증 방식 제공 (MD5, SCRAM-SHA-256, Kerberos, LDAP, PAM 등)
✅ Row-Level Security(RLS) 지원 (사용자별 데이터 접근 제어 가능)
✅ 암호화 및 보안 정책 강화 가능

🔹 8️⃣ 복제(Replication) 및 고가용성(High Availability) 지원

PostgreSQL은 고가용성을 위한 다양한 복제 및 클러스터링 기능을 기본 제공하며,
대규모 서비스에서도 안정적인 운영이 가능합니다.
✅ Streaming Replication (실시간 데이터 복제)
✅ Logical Replication (특정 테이블만 복제 가능)
✅ Failover Clustering (고가용성 보장)

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1.1.3 PostgreSQL 아키텍처 개요

PostgreSQL의 내부 아키텍처는 크게 클라이언트 프로세스(Client Process) 와 서버 프로세스(Server Process) 로 구성됩니다.

🔹 PostgreSQL의 주요 프로세스

1️⃣ Postmaster (메인 프로세스)

• 클라이언트 연결을 관리하고, 새로운 백엔드 프로세스를 생성하는 역할을 합니다.

2️⃣ Backend Process (클라이언트 프로세스)

• 각각의 클라이언트 요청을 처리하는 개별적인 프로세스입니다.

3️⃣ Background Writer

• 디스크 I/O를 최적화하여 데이터를 효율적으로 저장합니다.

4️⃣ WAL Writer (Write-Ahead Logging)

• 데이터 변경 사항을 먼저 로그(WAL)에 기록하여 데이터 일관성을 보장합니다.

5️⃣ Autovacuum Daemon

• 테이블과 인덱스를 최적화하기 위해 VACUUM을 자동으로 실행합니다.

6️⃣ Checkpointer

• 일정 간격마다 변경된 데이터를 디스크에 저장하여 데이터 손실을 방지합니다.

🔹 PostgreSQL 데이터 저장 구조

PostgreSQL은 데이터를 스토리지(Storage) 계층에서 효율적으로 관리합니다.

✅ TOAST (The Oversized-Attribute Storage Technique)

• 대용량 데이터를 효율적으로 저장하는 기술
  ✅ WAL (Write-Ahead Logging)
• 변경된 데이터를 로그에 먼저 기록한 후, 실제 데이터베이스에 적용
  ✅ MVCC (Multi-Version Concurrency Control)
• 트랜잭션이 충돌 없이 동작할 수 있도록 지원

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1.1.4 결론: PostgreSQL이 강력한 이유

✅ 완전한 오픈소스 DBMS (무료 & 엔터프라이즈급 기능)
✅ SQL 표준 준수 + NoSQL(JSONB, HStore) 지원
✅ 확장 가능한 아키텍처 + 강력한 보안 기능
✅ MVCC 기반의 뛰어난 성능과 트랜잭션 처리 능력
✅ 고가용성(HA), 복제(Replication), 백업 및 복구 지원

PostgreSQL은 단순한 오픈소스 DBMS가 아니라, 고성능 데이터베이스 솔루션으로 다양한 환경에서 활용될 수 있습니다.
다음 글에서는 PostgreSQL의 설치 및 기본 환경 설정을 다루겠습니다! 🚀

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🔎 다음 글 예고: PostgreSQL 설치 및 환경 설정

다음 글에서는 PostgreSQL을 Windows, macOS, Linux 환경에서 설치하는 방법과 기본 설정을 다룹니다.

📌 다음 편: 1.2 PostgreSQL 설치 및 환경 설정