[CS] 트랜잭션 관리의 핵심: ACID와 격리수준, 데드락

트랜잭션과 ACID

트랜잭션

트랜잭션 정의

• 데이터베이스의 상태를 변화시키는 작업 단위로, 전부 실행되거나 전부 실행되지 않는 '원자성'을 가짐
• 데이터베이스의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 필수적인 조건

• Commit : 여러 쿼리가 성공적을 처리되었음을 나타내는 명령어

• Rollback: 트랜잭션으로 처리한 하나의 묶음 과정을 일어나기 전으로 돌림

• Spring에서는 @Transactional 어노테이션을 이용해 여러 쿼리 관련 코드들을 하나의 트랜잭션으로 처리

ACID 특징

트랜잭션은 원자성, 일관성, 격리성, 지속성의 특징을 가지고 이를 묶어 ACID 특징이라고 한다

특성	설명
원자성 (Atomicity)	트랜잭션이 데이터베이스에 모두 반영되거나 전혀 반영되지 않아야 함. All or Nothing
일관성 (Consistency)	트랜잭션이 성공적으로 완료되면, 데이터베이스가 일관된 상태를 유지해야 한다. 트랜잭션 전후로 데이터의 무결성이 지켜져야 함
격리성 (Isolation)	힌 트랜잭션이 실행되는 동안 다른 트랜잭션의 간섭을 받지 않아야 한다
지속성 (Durability)	한 트랜잭션이 성공적으로 완료되면 그 결과가 영구적으로 반영되어야 한다

무결성 보장을 위한 기능

• 체크섬: 데이터 전송 시 오류를 검출하는 방법
• 저널링: DB 변경 사항을 로그로 남겨 장애시 복구
• 무결성 제약 조건: 데이터의 정확성, 일관성 유지 위해 개체 무결성, 참조 무결성, 고유 무결성, Null 무결성 제약 조건 설정

트랜잭션의 격리 수준

격리수준 = 트랜잭션이 서로 격리되어 수행되는 정도. 데이터의 일관성과 동시성을 보장하기 위해 사용. 격리수준은 변경 가능

• 격리성과 동시성은 반비례 관게

SERIALIZABLE

• 가장 높은 격리 수준으로 모든 트랜잭션이 순차적으로 진행
• 동시성은 낮아지지만, 트랜잭션 간섭으로 인한 이상 현상이 발생하지 않음

REPEATABLE READ

• 커밋된 데이터만 조회 트랜잭션 중에 조회한 행은 그 트랜잭션이 끝날 때까지 일정하게 유지되나 추가 행 삽입은 막을 수 없음 -> 팬텀 리드 현상 발생 가능
• MySQL 기본값

READ_COMMIT

• 커밋된 데이터에 대해서만 조회 가능. 대부분 RDBMS 기본값
• 팬텀리드와 반복 가능하지 않은 조회 발생 가능

READ_UNCOMMITED

• 가장 낮은 격리 수준
• 다른 트랜잭션이 커밋하지 않은 데이터도 읽을 수 있음
• 팬텀리드, 반복 가능하지 않은 조회, 더티 리드 발생 가능

격리 수준에 따른 이상 현상

팬텀 리드

• 유령처럼 데이터 행이 나타났다 사라지는 현상
• 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 2번 이상 수행했을 때 다른 결과가 나타나는 경우 (ex 새로운 행이 추가됨)

반복 가능하지 않은 조회

• 한 트랜잭션 내에서 같은 데이터 "행"을 2번 조회할 때 두 조회 결과가 다른 현상

더티 리드

• 한 트랜잭션이 아직 커밋되지 않은 다른 트랜잭션의 데이터를 읽는 현상.
• 미완료 트랜잭션이 롤백시 더티리드한 트랜잭션은 잘못된 데이터를 기반으로 연산 수행

데드락

2개 이상의 트랜잭션이 서로의 잠금을 포기하기를 기다리는 상태 (무한 대기)

데드락의 해결 방법

교착상태 감지

• TimeOut: 일정 시간 동안 트랜잭션이 실행되지 않으면 자동 롤백
• 그래프 기반 사이클 탐색: 트랜잭션 간의 대기 그래프를 만들고, 그 안에서 사이클을 찾아 감지
• 비용의 문제로 잘 사용 X

교착 상태 방지

• 격리 수준 조정: 트랜잭션의 격리 수준을 조정하여 데드락의 발생 가능성을 줄임
• 서비스 로직 수정: 로직을 수정하여 트랜잭션들이 서로 교차하지 않도록 변경

wait-die와 wound-wait 방식

• wait-die: 오래된 트랜잭션이 잠금을 요구할 경우 대기, 새로운 트랜잭션이 요구할 경우 새로운 것을 종료시킴
• wound-wait: 오래된 트랜잭션이 요구시 새로운 것 일시 중단, 새로운 트랜잭션이 요구할 경우 대기

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