✏️ [Spring DB] DB 락(Lock)을 이해해보자

박상민·2023년 12월 21일

Spring DB

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세션 1, 세션 2가 있다고 하겠습니다.
세션 1이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하고 있습니다. 이때 아직 세션 1이 커밋을 수행하지 않았는데, 세션 2에서 동시에 같은 데이터를 수정하게 된다면 어떻게 될까요?

많은 문제가 생깁니다.
그 중 대표적으로 트랜잭션의 원자성이 깨집니다. 어떤 세션을 기준으로 롤백을 해야할지 알 수 없습니다. 여기에 더해 세션 1이 중간에 롤백을 하게 되면 세션 2는 잘못된 데이터를 수정하는 문제도 발생합니다.

얼마든지 일어날 수 있는 문제입니다. 이런 문제를 방지하려면, 세션이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안에는 커밋이나 롤백 전까지 다른 세션에서 해당 데이터를 수정할 수 없게 막아야 합니다.

새션 1은 memberA의 금액을 500원으로 변경하고 싶고, 세션 2는 같은 memberA의 금액을 1000원으로 변경하고 싶다고 하겠습니다.

데이터베이스는 이런 문제를 해결하기 위해 락(Lock)이라는 개념을 제공합니다.

다음 예시를 통해 동시에 데이터를 수정하는 문제를 락으로 어떻게 해결하는지 자세히 알아보고, 코드도 같이 알아봅시다.

기본 데이터 입력 - SQL

set autocommit true;
delete from member;
insert into member(member_id, money) values ('memberA',10000);

⭐️ DB 락 - 변경

📌 Lock 1

세션 1, 세션 2가 모두 수정을 하려고 할 때 0.0001초, 아주 조금이라도 일찍 접근한 세션이 우선권을 가집니다.

여기서는 세션 1이 우선권을 가진다고 하겠습니다.

세션 1은 트랜잭션을 시작한다.
세션 1은 memberA의 money를 500으로 변경을 시도한다. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야한다. 락이 남아 있으므로 세션 1은 락을 획득한다.
세션 1은 락을 획득했으므로 해당 로우에 update sql을 수행한다.

세션 1

set autocommit false;
update member set money=500 where member_id = 'memberA';

세션 1이 트랜잭션을 시작하고, memberA의 데이터를 500원으로 업데이트 했고 아직 커밋은 하지 않았다.
memberA 로우의 락은 세션 1이 가지게 된다.

📌 Lock 2

세션 2는 트랜잭션을 시작한다.
세션 2도 memberA의 money 데이터를 변경하려고 시도하낟. 이때 해당 로우의 락을 먼저 획득해야 한다. 락이 없으므로 락이 돌아올 때까지 대기한다.

참고로 세션 2가 락을 무한정 대기하는 것은 아닙니다. 락 대기 시간을 넘어가면 락 타임아웃 오류가 발생합니다. 락 대기 시간은 설정 가능합니다.

세션 2

SET LOCK_TIMEOUT 60000;
set autocommit false;
update member set money=1000 where member_id = 'memberA';

세션 2는 memberA의 데이터를 1000원으로 수정하려 한다.
세션 1이 트랜잭션을 커밋하거나 롤백해서 종료하지 않았으므로 아직 세션 1이 락을 가지고 있다. 따라서 세션 2는 락을 획득하지 못하기 때문애 데이터를 수정할 수 없다. 세션 2는 락이 돌아올 때 까지 대기하게 된다.
SET LOCK_TIMEOUT 60000: 락 획득 시간을 60초로 설정한다. 60초 안에 락을 얻지 못하면 예외가 발생한다.

📌 Lock 3

세션 1은 커밋을 수행한다. 커밋으로 트랜잭션이 종료되었으므로 락도 반납한다.

세션 1

commit;

세션2 락 획득
세션1을 커밋하면 세션1이 커밋되면서 락을 반납한다. 이후에 대기하던 세션2가 락을 획득하게 된다. 따라 서 락을 획득한 세션2의 업데이트가 반영되는 것을 확인할 수 있다. 물론 이후에 세션2도 커밋을 호출해서 락을 반납해야 한다.

📌 Lock 4

락을 획득하기 위해 대기하던 세션 2가 락을 획득한다.

📌 Lock 5

세션 2는 update sql을 수행한다.

📌 Lock 6

세션 2는 커밋을 수행하고 트랜잭션이 종료되었으므로 락을 반납한다.

세션 2

commit;

세션 2 락 타임아웃

SET LOCK_TIMEOUT <milliseconds>: 락 타임아웃 시간을 설정한다.
예) SET LOCK_TIME 10000 10초, 세션 2에 설정하면 세션 2가 10초 동안 대기해도 락을 얻지 못하면 락 타임아웃 오류가 발생한다.

위 시나리오 중간에 락을 오랜기간 대기하면 어떻게 되는지 알아봅시다.
10초 정도 기다리면 세션 2에서는 다음과 같은 락 타임아웃 오류가 발생합니다.

세션 2의 실행 결과

Timeout trying to lock table {0}; SQL statement:
update member set money=10000 - 2000 where member_id = 'memberA' [50200-200]
HYT00/50200

세션 1이 memberA의 데이터를 변경하고, 트랜잭션을 아직 커밋하지 않았습니다. 따라서 세션 2는 세션 1이 트랜잭션을 커밋하거나 롤백할 때 까지 대기해야 합니다. 기다리면 락 타임아웃 오류가 발생하는 것을 확인할 수 있습니다.

⭐️ DB 락 - 조회

일반적인 조회는 락을 사용하지 않습니다.
데이터베이스마다 다르지만, 보통 데이터를 조회할 때는 락을 획득하지 않고 바로 데이터를 조회할 수 있습니다.
예를 들어서 세션 1이 락을 획득하고 데이터를 변경하고 있어도, 세션 2에서 데이터를 조회는 할 수 있습니다. 물론 세션 2에서 조회가 아니라 데이터를 변경하려면 락이 필요하기 때문에 락이 돌아올 때까지 대기해야 합니다.

조회와 락
하지만 데이터를 조회할 때도 락을 획득하고 싶을 때가 있을 것입니다. 이럴 때는 select for update 구문을 사용하면 됩니다. 이렇게 하면 세션 1이 조회 시점에 락을 가져가버리기 때문에 다른 세션에서 해당 데이터를 변경할 수 없습니다. 물론 이 경우에도 트랜잭션을 커밋하면 락을 반납합니다.

조회 시점에 락일 필요한 경우는 언제일까요?
트랜잭션 종료 시점까지 해당 데이터를 다른 곳에서 변경하지 못하도록 강제로 막아야 할 때 사용합니다.

예를 들어서 애플리케이션 로직에서 memberA의 금액을 조회한 다음에 이 금액 정보로 애플리케이션에서 어떤 계산을 수행하는 상홥입니다. 그런데 이 계산이 돈과 관련된 매우 중요한 계산이어서 계산을 완료할 때 까지 memberA의 금액을 다른곳에서 변경하면 안됩니다. 이럴 때 조회 시점에 락을 획득하면 됩니다.

실습 예시로 이해해보겠습니다.
기본 데이터 입력

set autocommit true;
delete from member;
insert into member(member_id, money) values ('memberA',10000);

세션1

set autocommit false;
select * from member where member_id='memberA' for update;

select for update 구문을 사용하면 조회를 하면서 동시에 선택한 로우의 락도 획득합니다.

물론 락이 없다면 락을 획득할 때 까지 대기해야 합니다.

세션1은 트랜잭션을 종료할 때 까지 memberA의 로우의 락을 보유합니다.

세션2

set autocommit false;
update member set money=500 where member_id = 'memberA';

세션2는 데이터를 변경하고 싶습니다. 데이터를 변경하려면 락이 필요합니다.
세션1이 memberA로우의 락을 획득했기 때문에 세션2는 락을 획득할 때 까지 대기합니다.
이후에 세션1이 커밋을 수행하면 세션2가 락을 획득하고 데이터를 변경합니다. 만약 락 타임아웃 시간이 지나 면 락 타임아웃 예외가 발생합니다.