트랜잭션 잠금은 데이터베이스에서 동시성 제어를 위한 중요한 기법 중 하나입니다
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Locking (잠금) 트랜잭션 잠금은 여러 트랜잭션이 동시에 같은 자원(예: 테이블, 행)을 수정하거나 읽으려고 할 때, 데이터 일관성을 유지하기 위해 사용됩니다. 일반적으로 트랜잭션이 데이터에 접근하는 동안 다른 트랜잭션이 해당 데이터에 접근하지 못하도록 잠금(Lock)을 걸어 충돌을 방지합니다.
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Deadlock (교착 상태) 두 개 이상의 트랜잭션이 서로의 잠금이 해제되기를 기다리면서 발생하는 문제입니다. 예를 들어 트랜잭션 A가 리소스 X를 잠금하고, 트랜잭션 B가 리소스 Y를 잠금한 상태에서 A가 Y를 요청하고 B가 X를 요청하면, 둘 다 영원히 대기 상태에 빠지는 상황이 발생할 수 있습니다.
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Lock Granularity (잠금의 세분성) 잠금은 다양한 수준에서 적용될 수 있습니다. 예를 들어 테이블 전체를 잠글 수도 있고, 특정 행만 잠글 수도 있습니다. 더 작은 단위의 잠금(예: 행 단위)은 동시성을 더 잘 지원하지만, 잠금 관리를 위한 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 반대로 큰 단위의 잠금(예: 테이블 단위)은 동시성은 떨어지지만 관리가 더 단순합니다.
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Optimistic Locking (낙관적 잠금) 낙관적 잠금은 트랜잭션이 자원을 수정할 때 잠금을 걸지 않고, 수정이 완료되기 직전에 충돌이 발생했는지 확인하는 방식입니다. 충돌이 없을 것이라는 가정 하에 동작하며, 충돌이 발생한 경우 트랜잭션을 롤백하고 다시 시도합니다.
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Pessimistic Locking (비관적 잠금) 비관적 잠금은 트랜잭션이 자원을 읽거나 수정하기 전에 미리 잠금을 거는 방식입니다. 충돌 가능성이 높을 것으로 예상되는 경우 이 방식을 사용하여 트랜잭션의 충돌을 미리 방지합니다.
트랜잭션 격리 수준에서 Dirty Read 외에 자주 언급되는 다른 두 가지 문제는 Non-repeatable Read와 Phantom Read입니다. 이 세 가지는 데이터베이스 트랜잭션에서 발생할 수 있는 동시성 문제로, 트랜잭션 격리 수준을 적절히 설정하지 않으면 발생할 수 있는 문제들입니다.
- Dirty Read (더티 리드)
Dirty Read는 트랜잭션 A가 아직 커밋되지 않은 트랜잭션 B의 데이터를 읽는 상황을 말합니다. 만약 트랜잭션 B가 이후에 롤백되면, 트랜잭션 A는 잘못된 데이터를 읽은 셈이 됩니다.
예시:
트랜잭션 A가 트랜잭션 B가 커밋되지 않은 데이터를 읽습니다. 하지만 트랜잭션 B가 이후 롤백된다면, 트랜잭션 A는 유효하지 않은 데이터를 기반으로 작업한 것이 됩니다.
- Non-repeatable Read (반복 불가능한 읽기)
Non-repeatable Read는 한 트랜잭션 내에서 동일한 데이터를 여러 번 읽을 때, 그 데이터가 다른 트랜잭션에 의해 수정되었을 경우 발생하는 문제입니다. 즉, 첫 번째 읽기와 두 번째 읽기의 값이 달라지는 상황입니다.
예시:
트랜잭션 A가 특정 데이터를 읽습니다. 이후 트랜잭션 B가 그 데이터를 수정한 후 커밋합니다. 다시 트랜잭션 A가 같은 데이터를 읽으면, 처음 읽었을 때와 다른 값이 나옵니다.
- Phantom Read (팬텀 리드, 유령 읽기)
Phantom Read는 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 여러 번 실행할 때, 다른 트랜잭션에 의해 새로 추가된 데이터가 나타나는 상황을 말합니다. 즉, 첫 번째 쿼리에서는 없던 데이터가 두 번째 쿼리에서 나타나는 현상입니다.
예시:
트랜잭션 A가 SELECT 쿼리로 특정 조건에 맞는 레코드를 조회합니다. 그 후 트랜잭션 B가 새로운 데이터를 삽입하고 커밋합니다. 다시 트랜잭션 A가 같은 조건으로 SELECT 쿼리를 실행하면, 처음에는 없던 새로운 레코드가 나타나게 됩니다.
요약
Dirty Read: 커밋되지 않은 데이터를 읽는 문제.
Non-repeatable Read: 동일한 데이터를 반복해서 읽을 때, 중간에 다른 트랜잭션에 의해 데이터가 변경되어 일관성이 없는 데이터를 읽는 문제.
Phantom Read: 동일한 조건으로 쿼리를 실행할 때, 중간에 다른 트랜잭션에 의해 데이터가 삽입되어 추가적인 행이 나타나는 문제.
이 문제들을 방지하기 위해 데이터베이스는 여러 트랜잭션 격리 수준을 제공합니다. 예를 들어, Serializable 수준은 가장 높은 격리 수준으로 Dirty Read, Non-repeatable Read, Phantom Read 모두를 방지하지만, 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
좋습니다! 트랜잭션 격리 수준에 따라 Dirty Read, Non-repeatable Read, Phantom Read 문제를 방지하는 방법에 대한 답을 알려드리겠습니다.
Q1: Non-repeatable Read를 방지할 수 있는 격리 수준은 무엇인가요?
답: Repeatable Read 이상 수준의 격리에서 Non-repeatable Read를 방지할 수 있습니다. Repeatable Read는 트랜잭션이 시작된 후 동일한 데이터를 여러 번 읽을 때, 다른 트랜잭션에서 그 데이터를 변경하지 못하도록 보장합니다. 따라서 같은 트랜잭션 내에서 읽은 값은 항상 동일하게 유지됩니다.
Q2: Phantom Read를 방지하기 위해 데이터베이스 시스템에서는 어떤 메커니즘을 사용할 수 있을까요?
답: Serializable 격리 수준을 사용하면 Phantom Read를 방지할 수 있습니다. Serializable 수준은 트랜잭션들이 일련의 순서대로 직렬화되어 실행되는 것처럼 보이게 만들어, 동일한 조건의 SELECT 쿼리를 여러 번 실행할 때 중간에 다른 트랜잭션이 데이터를 추가하거나 변경할 수 없게 합니다. 이로 인해 Phantom Read 문제가 발생하지 않습니다.
Q3: 각 트랜잭션 격리 수준(READ UNCOMMITTED, READ COMMITTED, REPEATABLE READ, SERIALIZABLE)이 동작하는 방식의 차이점은 무엇인가요?
답:
1. READ UNCOMMITTED:
- Dirty Read 허용
- 트랜잭션이 커밋되지 않은 데이터를 읽을 수 있음.
- 성능은 좋지만, 데이터 일관성이 낮음.
- READ COMMITTED:
- Dirty Read 방지
- 트랜잭션이 커밋된 데이터만 읽을 수 있음.
- 하지만 Non-repeatable Read와 Phantom Read는 허용됨.
- REPEATABLE READ:
- Dirty Read와 Non-repeatable Read 방지
- 동일한 트랜잭션에서 읽은 데이터는 변하지 않음.
- 하지만 Phantom Read는 여전히 발생할 수 있음.
- SERIALIZABLE:
- Dirty Read, Non-repeatable Read, Phantom Read 모두 방지
- 트랜잭션들이 일련의 순서대로 실행되는 것처럼 직렬화된 상태로 보장함.
- 성능 오버헤드가 가장 큼.
이처럼 트랜잭션 격리 수준은 동시성 제어와 데이터 일관성 사이에서 균형을 맞추기 위해 존재하며, 높은 수준의 격리는 더 많은 동시성 문제를 방지하지만, 그만큼 성능에 부담을 줄 수 있습니다.
