색인 순차 접근 방식

3. 기술적 특징

ISAM의 주요 개선 사항은 색인이 작고 빠르게 검색할 수 있다는 점이다. 가능하면 메모리에서 완전히 검색할 수 있어 데이터베이스가 필요한 레코드에만 접근할 수 있다. 데이터에 대한 추가 수정은 해당 테이블과 색인에만 적용되며, 다른 데이터는 변경할 필요가 없다.^[4]

관계형 데이터베이스는 테이블 간의 링크 유효성을 유지하는 로직을 추가하여 ISAM 프레임워크 위에 쉽게 구축할 수 있다. 일반적으로 링크로 사용되는 필드인 외래 키는 빠른 조회를 위해 색인화된다. 이는 관련 데이터에 대한 포인터를 레코드에 직접 저장하는 것보다 느리지만, 데이터의 물리적 레이아웃을 변경해도 포인터를 업데이트할 필요가 없다.

ISAM은 기본적으로 데이터베이스 파일에 직접 접근하는 방식으로 구성되어 있어 이해하고 구현하기 쉽다. 그러나 각 클라이언트 머신이 접근하는 각 파일에 대한 자체 연결을 관리해야 한다는 단점이 있다. 이는 해당 파일에 대한 삽입 충돌 가능성으로 이어져 데이터베이스 상태가 일관되지 않게 될 수 있다. 이를 방지하기 위해 일부 ISAM 구현^[8][5]은 전체 파일 또는 개별 레코드 잠금 기능을 제공한다. 여러 레코드를 잠그면 교착 상태 방지 계획을 엄격하게 따르지 않는 한 교착 상태 위험이 발생한다. 잠금 및 교착 상태 문제는 일반적으로 클라이언트 요청을 정렬하고 순서를 유지하는 클라이언트-서버 프레임워크를 추가하여 해결된다. 전체 ACID 트랜잭션 관리 시스템은 일부 ISAM 클라이언트-서버 구현에서 제공된다.^[8] 이는 기본적인 데이터베이스 관리 시스템 (DBMS)의 개념으로, 기본 데이터 저장소에 대한 클라이언트 계층이다.

IBM 엔지니어들은 최소한의 컴퓨터 메모리를 사용하도록 ISAM 시스템을 설계했다. 그 대신 입출력 채널, 제어 장치, 디스크의 사용률이 높아졌다. 키로 레코드를 찾기 위해 디스크의 인덱스는 복잡한 자기 수정 채널 프로그램으로 검색된다.^[6] 이는 채널, 제어 장치 및 디스크의 사용 시간을 증가시켰다. 이후 시스템에서 물리적 및 가상 메모리 크기가 증가함에 따라 이는 비효율적인 것으로 간주되었고, 메모리 사용량과 디스크 활동 간의 절충점을 변경하기 위해 VSAM이 개발되었다.

ISAM이 자기 수정 채널 프로그램을 사용한 것은 나중에 CP-67이 OS/360을 지원하는 데 어려움을 야기했는데, CP-67은 I/O 작업이 시작될 때 전체 채널 프로그램을 고정 메모리에 복사하고 가상 주소를 실제 주소로 변환했기 때문이다.^[7]

3. 1. 데이터 구조

파일이 로드되면 데이터 레코드는 이동하지 않으며, 삽입된 레코드는 별도의 ''오버플로 영역''에 배치된다.^[6]

3. 2. 접근 방식

3. 3. 인덱스 구조

• '''트랙 인덱스''': 인덱싱하는 디스크 트랙의 각 실린더에 대한 가장 높은 키를 포함한다.
• '''실린더 인덱스''': 실린더의 가장 높은 키와 해당 트랙 인덱스의 디스크 주소를 저장한다.
• '''마스터 인덱스'''(선택 사항): 일반적으로 대용량 파일에만 사용되며, 실린더 인덱스 트랙의 가장 높은 키와 해당 실린더 인덱스의 디스크 주소를 포함한다.^[6]

3. 4. 오버플로우 영역

4. 장단점

ISAM은 구현이 쉽다는 장점이 있지만, 각 클라이언트 머신이 접근하는 파일마다 연결을 관리해야 하므로 데이터베이스 상태가 일관되지 않을 수 있다는 단점이 있다. 이러한 문제는 클라이언트-서버 프레임워크를 통해 클라이언트 요청을 정렬하고 순서를 유지하여 해결할 수 있다.

4. 1. 장점

4. 2. 단점

5. 관계형 데이터베이스와의 관계

관계형 데이터베이스는 ISAM 프레임워크에 테이블 간 링크 유효성 유지 로직을 추가하여 쉽게 구축할 수 있다. 일반적으로 링크로 사용되는 외래 키는 빠른 조회를 위해 색인화된다. 이는 관련 데이터에 대한 포인터를 레코드에 직접 저장하는 것보다 느리지만, 데이터의 물리적 레이아웃이 변경되어도 포인터를 업데이트할 필요가 없어 항목이 여전히 유효하다는 장점이 있다.

5. 1. 클라이언트-서버 모델

6. 구현체

7. 설계 고려 사항

ISAM 시스템은 메모리 사용을 최소화하고 입출력 채널, 제어 장치, 디스크를 활용하는 방식으로 설계되었다. 파일은 데이터 레코드와 트랙 인덱스, 실린더 인덱스, 마스터 인덱스(선택 사항)로 구성된 2~3단계의 인덱스를 가진다. 레코드 삽입 시에는 별도의 오버플로 영역을 사용한다. 이러한 설계는 당시 메모리 부족 문제를 해결했지만, 이후 시스템에서 메모리 크기가 증가하면서 비효율적이 되었고, VSAM 개발의 계기가 되었다.^[14] 또한, 자기 수정 채널 프로그램 사용으로 인해 OS/360의 CP-67 지원에 어려움을 겪었다.^[15]

7. 1. 메모리 사용 최소화

7. 2. 입출력 채널 활용

7. 3. 자기 수정 코드

참조

_[1] 서적 Proceedings of the 1st International Conference on Very Large Data Bases - VLDB '75
_[2] 웹사이트 Explore the differences between ISAM and relational databases http://www.techrepub[...] 2004-02-13
_[3] 간행물 Analysis of index-sequential files with overflow chaining
_[4] 서적 Database Management Systems McGraw-Hill Higher Education
_[5] 웹사이트 C-ISAM Programmers Manual http://publibfp.dhe.[...]
_[6] 서적 DOS/VS LIOCS Volume 3: DAM and ISAM Logic https://archive.org/[...] 1973
_[7] 서적 IBM Virtual Machine Facility /370: Planning Guide http://www.bitsavers[...] 1972
_[8] 웹사이트 FairCom ISAM API for C - Developers Guide https://docs.faircom[...]
_[9] 웹사이트 pblIsamFile Implementation http://www.mission-b[...]
_[10] 간행물 Analysis of VSAM's free-space behavior
_[11] 웹사이트 Explore the differences between ISAM and relational databases http://www.techrepub[...] 2004-02-13
_[12] 간행물 Analysis of index-sequential files with overflow chaining
_[13] 서적 Database Management Systems McGraw-Hill Higher Education
_[14] 서적 DOS/VS LIOCS Volume 3: DAM and ISAM Logic https://archive.org/[...] 1973
_[15] 서적 IBM Virtual Machine Facility /370: Planning Guide http://www.bitsavers[...] 1972
_[16] 웹사이트 pblIsamFile Implementation http://www.mission-b[...]