[DB] NoSQL의 모든 것

🌟 1. NoSQL의 모든 것

데이터베이스(Database)는 애플리케이션 개발에서 중요한 요소입니다. 전통적으로 SQL 기반의 관계형 데이터베이스(RDBMS)가 널리 사용되었지만, 최근에는 NoSQL이 떠오르고 있습니다. 오늘은 NoSQL에 대해 기본 개념, 특징, 종류, 구현 방법을 깊이 있게 다뤄보겠습니다.

 

---

🌟 2. NoSQL이란?

✅ 정의

NoSQL은 "Not Only SQL"의 약자로, 전통적인 SQL 데이터베이스와 다른 방식으로 데이터를 저장하고 관리하는 데이터베이스를 의미합니다. 비관계형 데이터베이스라고도 불리며, 대규모 데이터 처리와 유연한 설계를 지원합니다.

---

✅ NoSQL의 RDB에 비해 장점

1. 스키마가 유연하다
   • RDBMS는 테이블 스키마가 고정되어 있지만, NoSQL은 유연한 데이터 구조를 지원합니다. 이를 통해 다양한 데이터 유형과 비정형 데이터를 쉽게 처리할 수 있습니다.
2. 수평 확장이 용이하다
   • RDBMS는 보통 고성능 서버(수직 확장)를 추가해야 하지만, NoSQL은 노드를 추가(수평 확장)하여 데이터를 분산 저장할 수 있습니다.
   • 👉 대규모 데이터를 다루는 서비스에서 특히 유리합니다.
3. 대규모 분산 처리에 최적화
   • NoSQL은 데이터를 여러 서버에 분산하여 저장하고 처리합니다.
   • 예를 들어, 사용자 수가 폭발적으로 증가하는 애플리케이션에서 데이터 읽기/쓰기 속도를 유지할 수 있습니다.
4. 고성능 읽기/쓰기
   • NoSQL은 특정 쿼리 패턴에 최적화된 구조를 선택하여 RDB보다 빠른 읽기/쓰기 성능을 발휘합니다.
   • 캐싱, 실시간 분석 등에 적합합니다.
5. 비정형 데이터 처리
   • JSON, XML, 이미지, 동영상과 같은 비정형 데이터를 저장하고 관리하기에 적합합니다.

---

🌟 3. NoSQL의 주요 종류

NoSQL은 사용 사례에 따라 여러 유형으로 나뉩니다.

1️⃣ 키-값 저장소(Key-Value Store)

• 특징: 데이터를 Key와 Value 쌍으로 저장.
• 장점: 단순한 구조로 빠른 읽기/쓰기 성능 제공.
• 예시: Redis, DynamoDB.

2️⃣ 문서형(Document Store)

• 특징: 데이터를 JSON 또는 BSON 문서 형태로 저장.
• 장점: 유연한 데이터 모델과 계층적 구조 지원.
• 예시: MongoDB, CouchDB.

3️⃣ 그래프 데이터베이스(Graph Database)

• 특징: 데이터 간의 관계를 그래프 형태로 표현.
• 장점: 복잡한 관계를 빠르게 조회 가능.
• 예시: Neo4j, ArangoDB.

4️⃣ 열 지향 데이터베이스(Column Family Store)

• 특징: 데이터를 열(Column) 단위로 저장.
• 장점: 대규모 분석 작업에 적합.
• 예시: Apache Cassandra, HBase.

---

🌟 4. NoSQL의 대규모 분산 처리

✅ 분산 처리의 원리

NoSQL은 수평 확장성을 지원하여 대규모 데이터를 다룰 때도 안정적으로 작동합니다.

1. 샤딩(Sharding)
   • 데이터를 여러 노드에 분산하여 저장.
   • 사용자가 더 많은 데이터를 요청해도, 각 노드가 일부만 처리하므로 성능 유지.
2. 복제(Replication)
   • 데이터 복사본을 여러 서버에 저장하여, 장애 상황에서도 서비스 지속 가능.
3. CAP 이론
   • 분산 시스템에서 Consistency(일관성), Availability(가용성), Partition Tolerance(파티션 허용성) 중 두 가지를 우선시합니다.

예를 들어, MongoDB는 데이터가 여러 노드에 분산 저장되며, 서버 장애가 발생해도 데이터 복구가 가능합니다.

---

🌟 5. 가장 보편적으로 사용되는 NoSQL: MongoDB

✅ MongoDB란?

MongoDB는 문서형 데이터베이스로, JSON과 유사한 BSON 포맷으로 데이터를 저장합니다. 유연한 스키마 덕분에 개발 초기부터 복잡한 데이터 구조 설계 없이도 빠르게 시작할 수 있어요.

---

🌟 6. MongoDB 설치 및 구현

✅ MongoDB 설치

1. MongoDB 공식 웹사이트에서 설치 파일 다운로드.
2. 설치 후, mongod 명령어로 서버 실행.
3. MongoDB 클라이언트(예: MongoDB Compass)나 명령줄에서 데이터 작업 수행.

---

✅ MongoDB 기본 명령어

MongoDB에서 가장 기본적인 데이터 작업은 다음과 같습니다.

# 데이터베이스 목록 보기
show dbs

# 데이터베이스 선택 (없으면 생성)
use my_database

# 컬렉션 생성 및 데이터 삽입
db.my_collection.insertOne({ name: "Alice", age: 25, city: "Seoul" })

# 모든 데이터 조회
db.my_collection.find()

# 조건에 맞는 데이터 조회
db.my_collection.find({ age: { $gte: 20 } })

# 데이터 수정
db.my_collection.updateOne({ name: "Alice" }, { $set: { age: 26 } })

# 데이터 삭제
db.my_collection.deleteOne({ name: "Alice" })

---

✅ MongoDB 사용 예제: Node.js로 CRUD 애플리케이션 만들기

아래는 Node.js와 Mongoose를 이용해 MongoDB와 연결하고 CRUD 작업을 수행하는 코드 예제입니다.

1️⃣ 프로젝트 초기화 및 의존성 설치

mkdir mongodb-example
cd mongodb-example
npm init -y
npm install mongoose express body-parser

2️⃣ MongoDB 연결 및 스키마 정의

const mongoose = require('mongoose');
const express = require('express');
const bodyParser = require('body-parser');

const app = express();
app.use(bodyParser.json());

// MongoDB 연결
mongoose.connect('mongodb://localhost:27017/my_database', {
  useNewUrlParser: true,
  useUnifiedTopology: true,
});

// 스키마 정의
const UserSchema = new mongoose.Schema({
  name: String,
  age: Number,
  city: String,
});

const User = mongoose.model('User', UserSchema);

// 간단한 라우트
app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello MongoDB!');
});

3️⃣ CRUD 라우트 구현

app.post('/users', async (req, res) => {
  const user = new User(req.body);
  await user.save();
  res.send(user);
});

app.get('/users', async (req, res) => {
  const users = await User.find();
  res.send(users);
});

app.put('/users/:id', async (req, res) => {
  const user = await User.findByIdAndUpdate(req.params.id, req.body, { new: true });
  res.send(user);
});

app.delete('/users/:id', async (req, res) => {
  await User.findByIdAndDelete(req.params.id);
  res.send({ message: 'User deleted' });
});

// 서버 실행
app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on http://localhost:3000');
});

---

🌟 7. 정리: NoSQL의 강점과 활용 방법

✅ NoSQL의 RDB 대비 주요 강점

1. 수평 확장성과 분산 처리로 대규모 데이터 관리 가능.
2. 유연한 스키마를 통해 초기 개발 부담 감소.
3. 빠른 읽기/쓰기 성능으로 실시간 애플리케이션에 적합.
4. 다양한 데이터 유형 지원(JSON, 이미지, 동영상 등).

✅ MongoDB 활용

MongoDB는 웹 애플리케이션, IoT 플랫폼, 로그 관리 시스템 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

NoSQL은 대규모 데이터를 처리할 수 있는 강력한 데이터베이스입니다. 특히 MongoDB는 유연하고 접근성이 좋아 초보 개발자도 쉽게 시작할 수 있습니다.