[데이터베이스 핵심 요약] 4. 트랜잭션(Transaction)

1. 개념

한 번에 수행되어야 할 Database 내 일련의 read와 write 연산을 수행하는 단위를 말한다. 즉, 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 일련의 작업 단위을 일컫는다.

 

2. 특징 (ACID)

특징	설명	관리 주체
Atomicity (원자성)	• 한 개 이상의 동작이 논리적으로 한 개의 작업 단위(single unit of work) • 연산 전체가 성공적으로 처리되거나 실패할 경우에 전체가 취소되도록 보장(All or Nothing)	트랜잭션 관리자
Consistency (일관성)	• 트랜잭션이 실행 성공 후 항상 모순 없이 일관성 있는 DB 상태 보존	무결성 제어기
Isolation (고립성)	• 트랜잭션 실행 중 생성하는 연산의 중간결과를 다른 트랜잭션 접근 불가	병행제어 관리자
Durability (영속성)	• 성공이 완료된 트랜잭션의 결과는 영구(속)적으로 DB에 저장	연관회복 관리자

ACID는 매우 중요한 특징이기 때문에 나중에 나올 NoSQL 특징인 BASE와 비교하여 반드시 알아두면 좋다.

 

 

3. 트랜잭션의 상태도

• Active: 초기 상태로서 트랜잭션이 실행을 시작했거나 실행 중인 상태
• Partially Committed: 마지막 명령문이 실행된 후 Commit 직전 상태 또는 Commit 명령이 도착한 상태
• Failed: 정상적인 실행이 더 이상 진행될 수 없는 상태
• Aborted(= Rollback): 트랜잭션 실행이 실패하여 취소되고 트랜잭션 시작 전 상태로 환원된 상태
• Committed: 성공이 완료된 트랜잭션의 결과는 영구적으로 데이터베이스에 저장

 

4. 동시성 제어

멀티프로세스 환경을 지원하는 데이터베이스 시스템에서 여러 트랜잭션들이 성공적으로 동시에 실행될 수 있도록 지원하는 기능

DBMS가 다수의 사용자 사이에서 동시에 작용하는 다중 트랜잭션의 상호간섭에서 DB를 보호하는 것을 의미

 

5. 동시성 제어를 하지 않을 때 발생되는 문제점

문제	설명
Lost Update (갱신 손실)	• 트랜잭션들이 동일 데이터를 동시에 갱신할 경우에 발생 • 이전 트랜잭션이 데이터를 갱신한 후 트랜잭션을 종료하기 전에, 나중 트랜잭션이 갱신 값을 덮어쓰는 경우
Dirty Read (현황파악 오류)	• 트랜잭션의 중간 수행결과를 다른 트랜잭션이 참조함으로써 발생
Inconsistency (모순성)	• 두 트랜잭션이 동시에 실행할 때, DB가 일관성 없는 상태로 남는 문제
Cascading Rollback (연쇄복귀)	• 복수의 트랜잭션이 데이터 공유 시 특정 트랜잭션이 처리를 취소할 경우, 다른 트랜잭션이 처리한 부분에 대하여 취소 불가능
Unrepeatable Read (반복할 수 없는 읽기)	• 한 트랜잭션 내에서 같은 질의를 2번 수행했을 때, 그 사이 다른 트랜잭션의 간섭으로 결과가 다르게 나오는 오류

 

6. 동시성 제어의 목적

• 트랜잭션의 직렬성 보장 및 동시 수행 트랜잭션 처리량의 최대화
• 데이터 무결성 및 일관성 보장
• 공유도 최대, 응답시간 최소, 시스템 활동의 최대 보장

 

7. 동시성 제어 기법

• 2-Phase Locking
• Time Stamp Ordering: 트랜잭션마다 시간을 부여해서 먼저 도착한 트랜잭션부처 처리하는 기법
• 낙관적 검증(Validation)
• 다중버전 병행제어 기법 - MVCC(Multi-Version Concurrency Control)

 

[참고] MySQL InnoDB 스토리지 엔진 → MVCC : https://gpglab.tistory.com/10

[ MySQL 아키텍처 ] 2. InnoDB 스토리지 엔진 아키텍처 (1)

 

8. Isolation Level

• 트랜잭션 실행 중 중간 연산 결과가 다른 트랜잭션으로 접근 불가하도록 하는 고립성 유지를 위하여 데이터를 허용하는 수준을 말한다.
• SQL-92 표준에서 4단계로 표준화하였고, 각 DBMS 벤더들이 준수하는 표준이다.

레벨	상태	설명	문제점
0	Read Uncommitted	트랜잭션에서 처리중인, 즉 아직 Commit 되지 않은 데이터를 다른 트랜잭션이 읽는 것을 허용함	• Dirty Read • Non-repeatable Read • Phantom Read
1	Read Committed	트랜잭션이 Commit 되어 확정된 데이터만 읽는 것을 허용함 (해당 데이터만 shared lock)	• Non-repeatable Read • Phantom Read
2	Repeatable Read	선행 트랜잭션이 읽은 데이터는 트랜잭션이 종료될 때까지 후행 트랜잭션이 갱신/삭제하는 것을 허용하지 않음	• Phantom Read
3	Serializable	선행 트랜잭션이 읽은 데이터를 후행 트랜잭션이 갱신하거나 삭제하지 못할 뿐 아니라 중간에 새로운 레코드를 삽입하는 것도 허용하지 않음	• 모두 발생 불가 • SELECT 테이블 전체 Lock

• Isolation level이 높을수록 성능은 저하되는 반비례 관계를 가짐

 

9. Isolation Level에 따른 문제 현상

문제 현상	설명
Dirty Read	• 트랜잭션 A : 101번 사원 나이를 29 → 30 Update (Commit 전) • 트랜잭션 B : 101번 사원 정보를 Select 조회 (나이 30가 조회됨) • 트랜잭션 A : 문제가 생겨 Rollback (다시 29로 복구됨)
Non-repeatable Read	• 트랜잭션 C : 991번 계좌 잔고를 Select 조회 (잔고 2,000원이 조회됨) • 트랜잭션 D : 991번 계좌이체 후 잔고를 2,000원 → 0원 Update (Commit 완료) • 트랜잭션 C : 991번 계좌 잔고를 Select 조회 (잔고 0원이 조회됨)
Phantom Read	• 트랜잭션 E : 사원 전체 count(*) → 1,000명 • 트랜잭션 F : 신입사원 1명 Insert • 트랜잭션 E : 사원 전체 count(*) → 1,001명

phantom read가 발생하지 않도록 하기 위해선, 결국 serializable level으로 해야된다. 그러나, 성능 저하는 피할 수 없다.

SHOW variables like ‘tx_isolation'      -- 현재 isolation level를 볼 수 있음
SET tx_isolation = ‘READ-COMMITTED’;    -- read committed level으로 변경

참고로 DBMS 대부분은 기본 dafault값이 read committed로 설정되어 있다.