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DBMS에서 동시성 제어(concurrency control)를 학습하기 위해 필요한 내용을 학습합니다. transaction schedules에 대해 학습합니다.

concurrency control을 제대로 이해하기 위해서는 먼저 트랜잭션(Transaction)에 대한 이해가 사전에 있어야합니다.

동시성 제어가 필요한 이유는?
다중 사용자 환경을 지원하는 DBMS의 경우, 반드시 지원해야 하는 기능이고,
다중 사용자 환경에서 둘 이상의 트랜잭션이 동시에 수행될 때, 일관성을 해치지 않도록 트랜잭션의 데이터를 접근 제어 해야합니다.

schedules과 serializability

DB에서 concurrency control이 트랜잭션의 isolation을 보장하기 위해 serializability 개념을 사용을 합니다.

한 트랜잭션에서 다른 트랜잭션으로 이어지는 일련의 작업을 말합니다. 트랜잭션을 정렬하고 하나씩 실행하는 프로세스입니다.
쉽게 말해 read나, write와 같은 오퍼레이션들의 실행 순서를 의미합니다.

직렬 스케줄(Serial Schedule)

트랜잭션의 연산을 모두 순차적으로 실행하는 유형을 의미합니다. 즉, 하나의 트랜잭션이 실행되면 해당 트랜잭션이 완료되어야 다른 트랜잭션이 실행될 수 있습니다.

인터리빙 방식을 이용하지 않고트랜잭션이 직렬 스케줄에 따라 수행되면, 모든 트랜잭션이 완료될 때
까지 다른 트랜잭션의 방해를 받지 않고 독립적으로 수행된다. 그래서 직렬 스케줄에 따라 트랜잭션이 수행되고 나면 항상 모순이 없는 정확한 결과를 얻는다.

하지만 직렬 스케쥴은 성능이 떨어집니다. 한 트렌젝션이 진행하는동안 실제 디스크에있는 i/o작업을 하는동안 cpu가 놀고있기 때문에(T1트렌젝션이 끝나야 T2트렌젝션이 진행하므로) 성능이 떨어질수 밖에 없습니다.

이상한 결과가 나올 가능성은 없지만 동시성이 없기때문에 좋은 성능을 낼수는 없고 현실적으로 사용할 수 없는 방식입니다.

비직렬 스케줄(Nonserial Schedule)

은 인터리빙 방식을 이용하여 트랜잭션을 병행해서 수행시키는 방법입니다.
트랜잭션이 돌아가면서 연산들을 실행하기 때문에 하나의 트랜잭션
이 완료되기 전에 다른 트랜잭션의 연산이 실행될 수 있습니다.

인터리빙 방식을 사용하기 때문에 동시성이 높아져서 같은 시간에 더 많은 트렌젝션들을 처리할 수 있습니다. 하지만 동시에 동시성 문제가 생길수 있습니다.

트렌젝션들의 형태에 따라 이상한 결과가 발생할 수 습니다.(갱신 분실, 모순성, 연쇄 복귀 등의 문제가 발생할 수 있습니다.)

결국 안정성과 성능을 위해 Nonserial Schedule을 이용해 이상한 결과가 나오지않는 Serial Schedule과 동일한 (equivalent) Nonserial Schedule을 실행 하자 라는 결론에 도달합니다. -> conflict serializable한 nonserail schedule을 허용하자!

직렬 가능 스케줄(Serializable Schedule)

직렬 스케줄에 따라 수행한 것과 같이 정확한 결과를 생성하는 비직렬 스케줄을 말합니다. 모든 비직렬 스케줄이 직렬 가능 스케줄은 아닙니다.

conflict operations

1. 서로 다른 트렌젝션 소속
2. 같은 데이터에 접근
3. 최소 하나는 write operation

하나의 schedule에 존재하는 두 operations에 대해서 사용할 수 있는 개념입니다.

한 schedule 내에 있는 두 operations가 아래 세 가지 조건을 만족하면 두 operations는 conflict하다 라고 말할 수 있습니다.

데이터 x1과 x2를 다루는 아래와 같은 스케쥴이 있다 가정하겠습니다.
숫자 1,2 는 각각 트렌젝션을 나타냅니다.

(1) r1(x1) w1(x1) r2(x2) w2(x2) c2 r1(x2) w1(x2) c1

여기서 r2(x2) 오퍼레이션과 w1(x2) 이 오퍼레이션이 conflict 하다 말합니다.
즉 다른트렌젝션에 소속되어있고. x2라는 같은 데이터에 접근. 최소하나는 write 오퍼레이션 조건을 만족 시킵니다.

또한 w2(x2) 와 w1(x2) 또한 conflict하다 말할수 있습니다.(write-write conflict)

• 여기서 Conflict가 operation이 중요한 이유는 순서가 바뀌면 결과도 바뀝니다.

conflict equivalent

1. 두 schedule은 같은 transaction들을 가진다
2. 어떤(any) conflict operations의 순서도 양쪽 schedule이 모두 동일하다

위 두개의 조건을 만족 한다면 두 개의 schedule은 은 conflict equivalent하다 라고 말할 수 있습니다.

(1) r1(x1) w1(x1) r2(x2) w2(x2) c2 r1(x2) w1(x2) c1
(2) r2(x2) w2(x2) c2 r1(x1) w1(x1) r1(x1) w1(x1) c1

1번 스케줄의 conflict operations들이 2번 스케줄(직렬 스케줄)의 conflict operations과 순서가 동일한 이런 경우를 conflict equivalent라고 말합니다.

conflict serializable

schedule이 직렬 스케줄과 conflict equivalent하다면, 이 schedule은 conflict serializable하다'라고 말할 수 있습니다.

두 개의 schedule이 conflict equivalent 할 때, 한 schedule이 serial schedule이라면, 다른 하나의 schedule은 conflict serializable하다 라고 말할 수 있습니다.

concurrency control

그 어떤 스케쥴도 serializable하게 만들어 주는 역할을 합니다. 이 때 뗄레야 뗄수없는 트렌젝션의 속성이 Isolation 입니다. 하지만 엄격한 isolation(완벽한 serializable을 추구하면) 은 성능을 떨 어뜨리기 때문에 개발자가 조절 할수 있는것이 isolation level입니다

참고자료 : https://www.youtube.com/watch?v=DwRN24nWbEc&list=PLcXyemr8ZeoREWGhhZi5FZs6cvymjIBVe&index=16