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[C++][포트폴리오] 미니 RDB

2026.03.16. 16:54

MiniRDB — 미니 관계형 데이터베이스 엔진 구현

C++17로 직접 설계·구현한 소형 RDBMS 서버

프로젝트 개요

항목 내용

저장소 github.com/metanoia95/MiniRDB

언어 C++ 17 (98.5%)

빌드 환경 CMake + Visual Studio (.slnx, .vcxproj)

네트워크 Winsock2 기반 TCP 소켓 서버 (포트 27015)

커밋 수 15 Commits

SQL 파싱부터 스토리지 관리, TCP 서버까지 관계형 데이터베이스의 핵심 레이어를 처음부터 직접 설계하고 구현한 프로젝트입니다. 단순 자료구조 구현을 넘어, 실제 RDBMS가 쿼리를 처리하는 전체 파이프라인을 직접 경험하는 것을 목표로 했습니다.

기술 스택

  • 언어: C++17

  • 빌드: CMake, Visual Studio MSBuild

  • 네트워크: Winsock2 (Windows 소켓 API)

  • 자료구조: B-Tree 인덱스 (자체 구현)

  • 디자인 패턴: Visitor 패턴, Strategy 패턴

시스템 아키텍처

클라이언트 요청 (TCP)
        │
        ▼
  ServerSocket          ← Winsock2 TCP 서버 (포트 27015)
        │
        ▼
      App               ← DB 엔진 진입점 (CLI 테스트 / 자동 쿼리 테스트)
        │
        ▼
  [SQL 파싱 파이프라인]
  Tokenizer → Parser → AST
                         │
                         ▼
                    AstVisitor         ← Visitor 패턴으로 쿼리 실행
                         │
              ┌──────────┴──────────┐
              ▼                     ▼
         Schema / Table       StorageManager
         (관계형 모델)          (파일 I/O 관리)
              │                     │
              ▼                     ▼
           BTree              FileIoStrategy   ← Strategy 패턴
         (인덱스)              (I/O 전략)
              │
              ▼
          ResultSet            ← 쿼리 결과 집합

구성 모듈 상세

SQL 파싱 레이어

SQL 쿼리 문자열을 실행 가능한 형태로 변환하는 3단계 파이프라인을 직접 구현했습니다.

Tokenizer (Tokenizer.h / Tokenizer.cpp)는 입력 문자열을 토큰 단위로 분리합니다.

Parser (parser.h / parser.cpp)는 토큰 스트림을 읽어 문법에 맞게 AST(Abstract Syntax Tree) 를 생성합니다.

AST 노드 구조는 Ast.h / Ast.cpp에 정의되어 있으며, 이를 Visitor 패턴(AstVisitor.h)으로 순회하여 실제 쿼리를 실행합니다.

데이터 모델 레이어

Schema.h / Schema.cpp는 테이블 스키마(컬럼 이름, 타입 등)를 정의하고, Table.h / Table.cpp는 실제 데이터 행(row)을 관리합니다. types.h에는 프로젝트 전반에서 사용되는 공통 타입이 선언되어 있습니다.

스토리지 레이어

StorageManager.h / StorageManager.cpp가 디스크 I/O 전반을 관리합니다. 파일 입출력 방식은 FileIoStrategy.h의 Strategy 패턴으로 추상화하여 I/O 전략을 유연하게 교체할 수 있도록 설계했습니다.

인덱스

BTree.h에 B-Tree 기반 인덱스를 구현하여 빠른 키 탐색을 지원합니다. (이전 B+ Tree 프로젝트에서 쌓은 경험을 실제 DB 엔진에 적용)

결과 집합 & 비교 전략

ResultSet.h는 쿼리 실행 결과를 담는 구조체이고, ComparisonStrategy.h는 WHERE 절 등 조건 비교 로직을 Strategy 패턴으로 분리하여 다양한 비교 연산을 확장 가능하게 했습니다.

네트워크 레이어

ServerSocket.h / ServerSocket.cpp는 Winsock2를 이용해 TCP 서버를 구현합니다. 포트 27015에서 Listen 상태로 대기하며 클라이언트 요청을 수신합니다. StatusCode.h는 서버 응답 코드를 정의합니다.

진입점 및 테스트 구조

App app;
app.runQueryListTest(); // 미리 정의된 쿼리 목록 자동 실행
app.runCliTest();       // CLI 환경에서 직접 쿼리 입력 테스트

ServerSocket socket = ServerSocket("27015");
if (socket.init()) {
    socket.run(); // TCP 서버 시작
}

두 가지 테스트 모드를 지원합니다. runQueryListTest()는 사전 정의된 쿼리 시나리오를 자동 실행해 회귀 테스트처럼 동작하고, runCliTest()는 직접 쿼리를 타이핑하며 인터랙티브하게 확인할 수 있습니다.

적용한 디자인 패턴

패턴 적용 위치 목적

Visitor AstVisitor.h AST 순회와 실행 로직을 AST 구조로부터 분리

Strategy FileIoStrategy.h 파일 I/O 방식을 런타임에 교체 가능하도록 추상화

Strategy ComparisonStrategy.h WHERE 절 비교 연산을 확장 가능한 형태로 분리

기술적 도전과 해결

1. SQL 파서를 직접 구현

라이브러리 없이 Tokenizer → Parser → AST의 3단계 파싱 파이프라인을 직접 설계했습니다. 문법 오류 처리, 연산자 우선순위, 토큰 타입 분류 등 파서 이론을 실제 코드로 구현하며 컴파일러 설계 원리를 체득했습니다.

2. 인터페이스 분리를 통한 확장성 확보

I/O 전략과 비교 연산을 Strategy 패턴으로 추상화하여, 새로운 저장 방식이나 조건 연산자를 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않고 확장할 수 있는 구조를 만들었습니다.

3. B-Tree 인덱스 통합

이전 B+ Tree 프로젝트에서 직접 구현한 트리 자료구조를 DB 엔진의 인덱스 레이어로 통합하여, 자료구조 지식이 실제 시스템에 어떻게 적용되는지 연결했습니다.

4. Winsock 기반 TCP 서버 구현

DB 엔진을 독립된 서버로 분리하고 TCP 소켓으로 쿼리를 수신하는 구조를 구현하여, 단순 라이브러리가 아닌 실제 서버 프로세스 형태의 RDBMS를 완성했습니다.

배운 점

  • SQL 파싱 파이프라인(Tokenizer → Parser → AST → Visitor)을 처음부터 구현하며 컴파일러 프론트엔드 원리를 직접 경험

  • Visitor / Strategy 등 GoF 디자인 패턴을 실제 시스템 설계에 적용하고 그 필요성을 몸으로 이해

  • 자체 구현한 B-Tree를 DB 인덱스로 통합하며 자료구조가 실제 시스템에서 어떻게 쓰이는지 연결

  • Winsock2 소켓 프로그래밍으로 네트워크 레이어까지 직접 구현한 end-to-end 서버 개발 경험

GitHub: https://github.com/metanoia95/MiniRDB

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