DB 트랜잭션(Transaction)

트렌잭션이란?

데이터베이스의 상태를 변화시키기 위해 수행하는 작업 단위

상태를 변화시킨다는 것 → SQL 질의어를 통해 DB에 접근하는 것

- SELECT
- INSERT
- DELETE
- UPDATE

작업 단위 → 많은 SQL 명령문들을 사람이 정하는 기준에 따라 정하는 것

예시) 사용자 A가 사용자 B에게 만원을 송금한다.

* 이때 DB 작업
- 1. 사용자 A의 계좌에서 만원을 차감한다 : UPDATE 문을 사용해 사용자 A의 잔고를 변경
- 2. 사용자 B의 계좌에 만원을 추가한다 : UPDATE 문을 사용해 사용자 B의 잔고를 변경

현재 작업 단위 : 출금 UPDATE문 + 입금 UPDATE문
→ 이를 통틀어 하나의 트랜잭션이라고 한다.
- 위 두 쿼리문 모두 성공적으로 완료되어야만 "하나의 작업(트랜잭션)"이 완료되는 것이다. `Commit`
- 작업 단위에 속하는 쿼리 중 하나라도 실패하면 모든 쿼리문을 취소하고 이전 상태로 돌려놓아야한다. `Rollback`

즉, 하나의 트랜잭션 설계를 잘 만드는 것이 데이터를 다룰 때 많은 이점을 가져다준다.

트랜잭션 특징

• 원자성(Atomicity)

  트랜잭션이 DB에 모두 반영되거나, 혹은 전혀 반영되지 않아야 된다.
  all or nothing

• 일관성(Consistency)

  트랜잭션의 작업 처리 결과는 항상 일관성 있어야 한다.
  즉, 성공적으로 수행된 트랜잭션은 정당한 데이터들만을 데이터베이스에 반영해야 한다.

  ➡️ 자금 이체 예에서 두 계좌 잔고의 합은 이체 전후가 같아야 한다는 것! 이것이 일관성

• 독립성(Isolation)

  둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되고 있을 때, 어떤 트랜잭션도 다른 트랜잭션 연산에 끼어들 수 없다.

  ➡️ 즉, isolation 성질이 보장되지 않으면 트랜잭션은 원래 상태로 돌아갈 수 없기 때문에 보장할 수 있는 쉬운 방법인 모든 트랜잭션을 순차적으로 수행하는 것이다. 하지만 병렬 수행의 장점을 얻기 위해 DBMS는 병렬 적으로 수행하면서도 일렬 수행과 같은 비명시적인 일관성 조건들도 있다.

• 지속성(Durability)

  트랜잭션이 성공적으로 완료되었으면, 결과는 영구적으로 반영되어야 한다.

Commit

하나의 트랜잭션이 성공적으로 끝났고, DB가 일관성있는 상태일 때 이를 알려주기 위해 사용하는 연산

Rollback

하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 트랜잭션 원자성이 깨진 경우

transaction이 정상적으로 종료되지 않았을 때, last consistent state (예) Transaction의 시작 상태) 로 roll back 할 수 있음.

상황이 주어지면 DB 측면에서 어떻게 해결할 수 있을지 대답할 수 있어야 함

Transaction 관리를 위한 DBMS의 전략

이해를 위한 2가지 개념 : DBMS의 구조 / Buffer 관리 정책

1) DBMS의 구조

크게 2가지 : Query Processor (질의 처리기), Storage System (저장 시스템)

입출력 단위 : 고정 길이의 page 단위로 disk에 읽거나 쓴다.

저장 공간 : 비휘발성 저장 장치인 disk에 저장, 일부분을 Main Memory에 저장

2) Page Buffer Manager or Buffer Manager

DBMS의 Storage System에 속하는 모듈 중 하나로, Main Memory에 유지하는 페이지를 관리하는 모듈

Buffer 관리 정책에 따라, UNDO 복구와 REDO 복구가 요구되거나 그렇지 않게 되므로, transaction 관리에 매우 중요한 결정을 가져온다.

3) UNDO

필요한 이유 : 수정된 Page들이 Buffer 교체 알고리즘에 따라서 디스크에 출력될 수 있음. Buffer 교체는 transaction과는 무관하게 buffer의 상태에 따라서, 결정됨. 이로 인해, 정상적으로 종료되지 않은 transaction이 변경한 page들은 원상 복구 되어야 하는데, 이 복구를 undo라고 함.

• 2개의 정책 (수정된 페이지를 디스크에 쓰는 시점으로 분류)

  steal : 수정된 페이지를 언제든지 디스크에 쓸 수 있는 정책

  • 대부분의 DBMS가 채택하는 Buffer 관리 정책
  • UNDO logging과 복구를 필요로 함.
  
  

  ¬steal : 수정된 페이지들을 EOT (End Of Transaction)까지는 버퍼에 유지하는 정책

  • UNDO 작업이 필요하지 않지만, 매우 큰 메모리 버퍼가 필요함.

4) REDO

이미 commit한 transaction의 수정을 재반영하는 복구 작업

Buffer 관리 정책에 영향을 받음

• Transaction이 종료되는 시점에 해당 transaction이 수정한 page를 디스크에 쓸 것인가 아닌가로 기준.

  
  

  FORCE : 수정했던 모든 페이지를 Transaction commit 시점에 disk에 반영

  transaction이 commit 되었을 때 수정된 페이지들이 disk 상에 반영되므로 redo 필요 없음.

  
  

  ¬FORCE : commit 시점에 반영하지 않는 정책

  transaction이 disk 상의 db에 반영되지 않을 수 있기에 redo 복구가 필요. (대부분의 DBMS 정책)

  
  
  

[참고사항]

• 링크