PostgreSQL은 강력한 데이터베이스 관리 시스템으로 다양한 복제 옵션과 트랜잭션 관리 기능을 제공합니다. 이러한 기능들은 데이터베이스의 가용성, 신뢰성, 성능을 극대화하는 데 중요한 역할을 합니다. 이번 블로그에서는 PostgreSQL의 복제 방식과 트랜잭션 및 트랜잭션 격리 수준에 대해 자세히 알아보겠습니다.
트랜잭션 및 트랜잭션 격리 수준
트랜잭션의 ACID 속성
트랜잭션은 데이터베이스에서 하나의 작업 단위를 정의하며, 데이터베이스의 일관성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 트랜잭션의 주요 속성으로는 다음과 같은 ACID 속성이 있습니다:
- 원자성 (Atomicity): 트랜잭션이 모두 완료되거나 모두 실패해야 합니다. 부분적으로 완료된 트랜잭션은 허용되지 않습니다.
- 일관성 (Consistency): 트랜잭션이 완료된 후 데이터베이스는 항상 일관된 상태를 유지해야 합니다.
- 고립성 (Isolation): 동시에 실행되는 트랜잭션은 서로 독립적으로 실행되어야 하며, 다른 트랜잭션의 영향을 받지 않아야 합니다.
- 지속성 (Durability): 트랜잭션이 커밋된 후, 데이터베이스는 장애가 발생해도 커밋된 결과를 유지해야 합니다.
트랜잭션 격리 수준
트랜잭션 격리 수준은 동시에 실행되는 트랜잭션 간의 상호작용을 제어하여 데이터의 일관성을 유지합니다. PostgreSQL에서는 다음 네 가지 격리 수준을 지원합니다:
Read Uncommitted
- 설명: 트랜잭션이 커밋되지 않은 데이터를 읽을 수 있습니다. 가장 낮은 격리 수준으로, 데이터의 일관성이 가장 낮습니다.
- 비즈니스적 사용 사례: 데이터 일관성이 크게 중요하지 않은 비즈니스 환경에서 사용될 수 있습니다. 하지만, 대부분의 경우 사용되지 않습니다.
Read Committed
- 설명: 트랜잭션은 커밋된 데이터만 읽을 수 있습니다. 이는 기본 격리 수준으로, 데이터의 일관성을 보장합니다.
- 비즈니스적 사용 사례: 일반적인 애플리케이션에서 자주 사용됩니다. 커밋된 데이터만 읽으므로, 데이터 일관성을 적절히 유지합니다.
Repeatable Read
- 설명: 트랜잭션이 시작된 이후, 해당 트랜잭션 내에서 읽은 데이터는 트랜잭션이 완료될 때까지 일관되게 유지됩니다. 다른 트랜잭션이 데이터 변경을 하더라도, 현재 트랜잭션에서는 영향을 받지 않습니다.
- 비즈니스적 사용 사례: 데이터 일관성이 중요한 보고서 생성이나 분석 작업에 적합합니다. 데이터의 일관성을 보장하면서도, 트랜잭션의 결과가 일관되게 유지됩니다.
Serializable
- 설명: 가장 높은 격리 수준으로, 트랜잭션은 서로 독립적으로 실행되며, 트랜잭션이 동시에 실행되는 경우라도 결과가 직렬화된 것처럼 일관되게 유지됩니다.
- 비즈니스적 사용 사례: 금융 거래와 같은 매우 높은 데이터 일관성이 필요한 환경에서 사용됩니다. 모든 트랜잭션이 독립적으로 실행되며 데이터의 무결성을 극대화합니다.
PostgreSQL 복제 방식
비동기 복제 (Asynchronous Replication)
개요
비동기 복제는 주 서버에서 트랜잭션이 커밋된 후, 복제 서버로 데이터가 전송됩니다. 데이터 전송에는 약간의 지연이 발생할 수 있습니다.
장점
- 낮은 오버헤드: 주 서버의 트랜잭션 성능에 큰 영향을 주지 않습니다.
- 단순성: 설정과 관리가 간단합니다.
- 성능 최적화: 읽기 전용 복제 서버를 통해 읽기 작업을 분산시킬 수 있습니다.
- 유연한 구성: 복제 서버를 여러 개 생성하고, 지리적으로 분산 배치할 수 있습니다.
단점
- 데이터 지연: 데이터가 복제 서버에 도달하기까지 시간이 걸릴 수 있습니다.
- 복제 지연: 데이터 일관성에 약간의 지연이 발생할 수 있습니다.
비즈니스적 사용 사례
- 읽기 전용 워크로드 확장: 대규모 전자상거래 플랫폼에서 읽기 작업의 부하를 분산시킬 수 있습니다.
- 자동 장애 조치: 데이터 손실을 감수할 수 있는 환경에서 시스템 가용성을 높일 수 있습니다.
- 연속 백업: 데이터베이스의 지속적인 백업을 통해 데이터 복구를 위한 장치를 마련합니다.
동기 복제 (Synchronous Replication)
개요
동기 복제는 주 서버에서 트랜잭션이 커밋될 때, 설정된 수의 복제 서버가 해당 데이터를 확인하고 응답해야 커밋이 완료됩니다.
장점
- 데이터 무결성: 모든 복제 서버가 데이터를 확인하므로 데이터 손실이 없습니다.
- 트랜잭션 신뢰성: 트랜잭션이 커밋되기 전에 모든 복제 서버의 확인을 받습니다.
- 장애 복구: 동기 복제된 복제 서버가 데이터의 최신 상태를 보유하여 신속한 복구를 지원합니다.
단점
- 높은 오버헤드: 복제 서버의 응답을 기다리기 때문에 트랜잭션 처리 시간이 증가할 수 있습니다.
- 복제 지연: 복제 서버의 응답 속도에 따라 주 서버의 성능이 영향을 받을 수 있습니다.
비즈니스적 사용 사례
- 미션 크리티컬 애플리케이션: 금융 거래 시스템, 의료 데이터베이스 등 데이터 손실이 허용되지 않는 환경에서 사용합니다.
- 높은 데이터 무결성 요구: 고객의 개인 정보나 중요한 기록을 다루는 시스템에서 데이터의 무결성을 보장합니다.
물리적 복제 (Physical Replication)
개요
물리적 복제는 데이터베이스의 파일 시스템을 직접 복제하는 방식입니다. 주 서버의 WAL(Write-Ahead Log) 파일을 기반으로 데이터베이스 파일을 복제합니다.
장점
- 완전한 데이터 복제: 데이터베이스 파일을 직접 복제하여 주 서버의 데이터와 정확히 일치하는 복제본을 생성합니다.
- 빠른 복구: 전체 파일 시스템을 복제하여 데이터베이스를 신속하게 복구할 수 있습니다.
단점
- 유연성 부족: 데이터베이스 구조나 스키마에 대한 복제를 제공하지 않습니다.
- 복제 설정 복잡성: 설정이 복잡할 수 있으며, 물리적 파일의 관리와 복제 상태 모니터링이 필요합니다.
비즈니스적 사용 사례
- 전체 데이터베이스 복제: 데이터베이스의 전체 백업을 유지하고, 신속한 복구를 지원합니다.
- 지속적인 데이터 백업: 데이터 손실을 방지하기 위해 데이터베이스의 정기적인 백업을 유지합니다.
논리적 복제 (Logical Replication)
개요
논리적 복제는 데이터베이스의 논리적 변경 사항(테이블의 INSERT, UPDATE, DELETE 등)을 복제하는 방식입니다. 특정 데이터나 테이블만 복제할 수 있습니다.
장점
- 유연한 데이터 복제: 특정 데이터나 테이블만 복제할 수 있으며, 데이터베이스 구조 변경도 지원합니다.
- 다양한 복제 옵션: 특정 데이터만 복제하거나 복제 대상을 세밀하게 설정할 수 있습니다.
복제 간소화: 데이터베이스의 전체 파일 시스템을 복제하는 대신 논리적인 데이터 변경 사항만 복제하므로 관리가 용이합니다.
단점
- 성능 문제: 논리적 복제는 물리적 복제보다 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 복제 대역폭과 시스템 리소스를 더 많이 사용할 수 있습니다.
- 복제 지연: 데이터의 논리적 변경 사항을 추적하고 적용하는 과정에서 복제 지연이 발생할 수 있습니다.
비즈니스적 사용 사례
- 특정 테이블이나 데이터의 복제: 데이터베이스의 구조나 특정 테이블만 복제해야 할 때 유용합니다.
- 데이터의 세밀한 제어: 데이터베이스의 일부만 복제하거나 복제 대상을 설정할 수 있어 다양한 요구에 맞게 활용할 수 있습니다.
결론
PostgreSQL의 복제 방식과 트랜잭션 격리 수준은 데이터베이스의 성능, 무결성, 가용성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 비즈니스 요구에 따라 적절한 복제 방식을 선택하고, 트랜잭션 격리 수준을 설정함으로써 데이터베이스의 신뢰성과 효율성을 보장할 수 있습니다. 복제 방식은 데이터의 가용성과 확장성을 향상시키며, 트랜잭션 격리 수준은 데이터 일관성과 무결성을 유지하는 데 도움을 줍니다.
