[DB] 트랜잭션

Creating the dots·2022년 1월 30일

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트랜잭션

데이터베이스의 상태를 변화시키는 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위를 말한다. 여기서 논리적 기능은 하나의 SQL문을 뜻하는 것이 아니며, 여러개의 질의문이 하나의 작업단위가 될 수 있다.

트랜잭션이 안전하게 수행된다는 것을 보장하기 위한 성질(ACID)

원자성(Atomicity)
- 트랜잭션을 구성하는 연산들이 모두 정상적으로 실행되거나 하나도 실행되지 않아야한다는 All or Nothing 방식을 의미한다.
- 트랜잭션을 수행하다가 장애가 발생했다면, 지금까지 실행된 모든 연산들을 취소하고 데이터베이스를 트랙잭션 수행 이전 상태로 되돌린다.
- 따라서, 트랜잭션의 원자성을 보장하려면 장애가 발생했을때 데이터베이스를 원상태로 복구하는 기능이 필요하다.
일관성(Consistency)
- 트랜잭션이 성공적으로 수행된 후에도 데이터 모델의 모든 제약조건을 만족해야한다. (일관성 있는 상태를 유지해야한다.)
- 여기서 일관성 있는 상태란, 칼럼이나 레코드에 명시된 제약조건(int 등의 데이터타입, 기본키와 외래키, notnull, cascade)과 trigger(A 테이블에 레코드 추가되면 B 테이블에도 레코드를 추가한다)등에서 정의한 조건에 맞게 데이터베이스가 변경된 상태를 말한다.
격리성(Isolation)
- 실행중인 트랜잭션의 중간에 다른 트랜잭션이 접근할 수 없다.
- 둘 이상의 트랜잭션이 동시에 실행되고 있는 경우, 트랜잭션들이 서로에게 영향을 미치지 못하도록 격리한다. 격리성은 4가지 격리수준을 선택할 수 있으며, 격리수준이 낮을수록 동시성이 증가하지만, 격리수준이 낮을수록 다양한 문제가 발생하며 정합성이 떨어진다.
지속성(Durability)
- 트랜잭션이 성공적으로 완료되면 그 결과는 데이터베이스에 저장되며 시스템 장애가 발생하더라도 데이터가 영속적으로 저장되는 것이 보장되어야한다. 지속성은 로그를 이용해 구현된다.

격리수준

동시에 여러개의 트랜잭션이 실행되는 경우, 두 트랜잭션이 서로에게 영향을 미치지 않도록 격리해야하지만, 높은 격리성은 성능을 저하시킬 수 있으므로 격리수준을 선택할 수 있다.
격리수준과 동시성은 반비례하며, 동시성은 성능과 비례한다.

read uncommitted: 아직 커밋되지 않은 변경된 데이터를 읽을 수 있다.
read committed: 커밋 이후에만 변경된 데이터를 읽을 수 있다. 커밋 이전에는 변경 전 데이터를 읽을 수 있다.
repeatable read: 한번 조회한 데이터를 반복해서 조회해도 같은 데이터가 조회된다.
serializable: 가장 높은 격리 수준으로 트랜잭션이 진행중인 데이터를 다른 트랜잭션에서 접근할 수 없어 동시성 처리 기능이 떨어질 수 있다.

격리수준에 따른 문제점

dirty read

트랜잭션 A가 데이터를 수정하고 있을때 트랜잭션 B가 커밋전인 해당 데이터를 조회할 수 있다. 만약 트랜잭션 A가 롤백한다면, B는 무효가 된 데이터를 처리하게 된다.
non-repeatable read

하나의 트랜잭션에서 두번의 select 쿼리문을 실행했을때, 이 사이에 두번째 트랜잭션에 의해 데이터가 업데이트(UPDATE)되고 커밋되어 첫번째와 두번째 데이터가 불일치한다.
phantom-read

하나의 트랜잭션에서 두번의 select 쿼리문을 실행했을때, 첫번째와 두번째 데이터가 불일치하며, 이 두개의 쿼리문 사이에 데이터가 추가(INSERT),삭제(DELETE)되어 phantom(유령) 데이터가 생기는 것을 말한다. non-repeatable read와 다르게 데이터의 개수가 변한다.

트랜잭션의 commit과 rollback

commit
트랜잭션이 성공적으로 실행됐고, 데이터베이스가 일관된 상태에 있을때, 하나의 트랜잭션이 끝났음을 알려주는 연산이다.
rollback
하나의 트랜잭션이 비정상적으로 종료되어 트랜잭션의 원자성이 깨진경우, 트랜잭션이 행한 모든 연산을 취소시키거나 정해진 부분까지만 되돌린다.(savepoint)

트랜잭션의 상태

활성(active)
트랜잭션이 정상적으로 실행중인 상태
실패(failed)
트랜잭션 실행 도중 오류가 발생해 중단된 상태
철회(aborted)
트랜잭션이 비정상적으로 종료되어 rollback을 수행한 사태
부분완료(partially committed)
트랜잭션의 마지막 연산까지 성공적으로 실행되었고, commit 직전의 상태 (데이터베이스에는 최종결과가 반영되지 않은 상태)
완료(committed)
트랜잭션이 성공적으로 종료되어 commit된 상태

sequelize에서 transaction 적용하기

sequelize는 기본적으로 트랜잭션을 사용하지 않지만, sequelize를 프로덕션 준비용으로 사용한다면, 트랜잭션을 사용하도록 구성해야한다.

시퀄라이즈는 트랜잭션을 2가지 방법으로 제공한다.

unmanaged transaction

트랜잭션 커밋 및 롤백을 사용자가 수동으로 실행한다.

const t = await sequelize.transaction();
try {
  const user = await User.create({
    firstName: 'Bart',
    lastName: 'Simpson'
  }, {transaction: t});
  
  await user.addSibling({
    firstName: 'Lisa',
    lastName: 'Simpson'
  }, {transaction: t});
  
  //코드가 여기까지 실행되었다면 에러가 발생하지 않았다는 것을 의미하며
  //트랜잭션을 커밋한다.
  await t.commit();
} catch(error) {
  //코드가 이곳으로 실행되었다면 에러가 발생했다는 것을 의미하므로
  //트랜잭션을 롤백한다. 
  await t.rollback();
}

👇 다음의 코드에서는 유저테이블에 데이터를 2번 생성하는것이 하나의 트랜잭션이라고 할때, 첫번째 데이터 추가는 성공적으로 이루어지지만 두번째에서는 password가 없기 때문에 에러가 발생한다. 롤백을 따로 설정해주지 않았기 때문에 (앞에서 말했듯이 시퀄라이즈는 트랜잭션이 기본으로 설정되어있지 않다) 하나의 데이터는 추가된 상태로 에러가 발생한다.

const { user } = require("../models");
const crypto = require("crypto");

module.exports = async (req, res) => {
  try {
    const { nickname, password } = req.body;
    const salt = crypto.randomBytes(64).toString("base64");
    const hashedPassword = crypto
      .pbkdf2Sync(password, salt, 100, 64, "sha512")
      .toString("base64");
    const userData = await user.create({
      nickname,
      password: hashedPassword,
    });
    await user.create({
      nickname: "radom",
    });
    res.json({ userData });
  } catch (err) {
    console.log(err);
  }
};

👇 다음과 같이 트랜잭션 설정을 해주면, 하나의 데이터만 추가되고 에러가 발생하지 않고, 에러가 발생시 롤백되어 데이터가 어느것도 추가되지 않은 상태로 돌아간다.

const { user } = require("../models");
const crypto = require("crypto");
const db = require("../models");

module.exports = async (req, res) => {
  const t = await db.sequelize.transaction();
  try {
    const { nickname, password } = req.body;
    const salt = crypto.randomBytes(64).toString("base64");
    const hashedPassword = crypto
      .pbkdf2Sync(password, salt, 100, 64, "sha512")
      .toString("base64");
    const userData = await user.create(
      {
        nickname,
        password: hashedPassword,
      },
      { transaction: t }
    );
    await user.create(
      {
        nickname: "random",
        password: "1234",
      },
      { transaction: t }
    );
    await t.commit();
    res.json({ userData });
  } catch (err) {
    await t.rollback();
    console.log(err);
  }
};

managed transaction

unmanaged transaction과는 다르게, 자동으로 트랜잭션이 실행된다. sequelize.transaction에 비동기 콜백함수를 전달해 구현한다. 여기서는 t.commit(), t.rollback()을 직접 사용해서는 안된다.

try {
  const result = await db.sequelize.transaction(async (t) => {
    const user = await User.create({
      firstName : 'Abraham',
      lastName: 'Lincoln'
    }, {transaction: t});
    
    await user.setShooter({
      firstName: 'John',
      lastName: 'Boothe'
    }, {transaction: t});
    
    return user;
  });
  //코드가 여기까지 실행되었다면, 트랜잭션이 성공적으로 커밋되었다.
  res.json({data: result});
} catch(error) {
  //코드가 이곳으로 실행되었다면 에러가 발생했다는 것을 의미하므로
  //트랜잭션은 시퀄라이즈에 의해 자동으로 롤백되었다. 
}

reference

[DB]트랜잭션(Transaction)이란?/트랜잭션의 개념,특징, 연산과정/savepoint

Databse Transaction Isolation Levels

Difference between non-repeatable read and phantom read

Transaction Isolation Levels in DBMS

Creating the dots

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