[DB] 트랜잭션 - 경험을 기록하는

데이터베이스

[DB] 트랜잭션 - 경험을 기록하는

여행하는 개발자(SOO) 2024. 6. 19. 01:17

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트랜잭션이란

데이터베이스의 상태를 변화시키는 하나의 논리적인 작업 단위
데이터의 무결성, 일관성을 유지하기 위해 중요한 역할을 한다.

트랜잭션의 작업 단위

트랜잭션은 여러 작업을 하나의 단위로 묶어 처리한다. 이는 데이터베이스 시스템의 무결성을 유지하기 위해 중요합니다. 예) 은행 계좌 간의 A계좌에서 금액을 차감하고 B계좌에 금액을 추가하는 두 개의 작업이 하나의 트랜잭션으로 처리된다.

트랜잭션 관리

DBMS에서 제공하는 기능으로, 다름과 같은 명령을 사용합니다.

BEGIN TRANSACTION 또는 START TRANSACTION: 트랜잭션의 시작을 알림
COMMIT: 트랜잭션 모든 작업이 성공적으로 완료되었음을 알리고, 변경 사항을 영구적으로 반영
ROLLBACK: 트랜잭션 중 오류가 발생했을 때, 모든 변경사항을 취고, 데이터베이스를 트랜잭션 시작 전 상태로 되돌림

ACID 특성

예제 시나리오: A가 B에게 100,000원을 송금한다.

A계좌에서 100,000원을 차감
B계좌에 100,000원을 추가

Atomictiy(원자성)

트랜잭션의 모든 연산이 완벽하게 수행되거나 전혀 수행되지 않아야 한다.

A계좌에서 100,000원을 먼저 차감합니다. 중간에 에러가 발생해서 B에게 100,000원을 추가할 수 없게 되었습니다. 그럼 트랜잭션 RollBack을 하여 A계좌에서 차감했던 첫 번째 연산 결과도 취소됩니다. 따라서 A계좌에서 100,000원이 차감되고 B계좌에 100,000원이 추가되는 상황을 방지할 수 있습니다.

BEGIN TRANSACTION; 
UPDATE accounts SET balance = balance - 100000 WHERE account_id = 'A'; 
-- 오류 발생, 트랜잭션 롤백 
ROLLBACK;

트랜잭션 내의 모든 연산은 하나의 단위, 부분적으로 수행되는 일은 없다.

성공적으로 수행되면 Commit(커밋), 실패하면 Rollback(롤백)

Consistency(일관성)

트랜잭션 전과 후에 데이터베이스가 일관된 상태를 유지해야 한다.

BEGIN TRANSACTION; 
UPDATE accounts SET balance = balance - 100000 WHERE account_id = 'A'; 
UPDATE accounts SET balance = balance + 100000 WHERE account_id = 'B'; 
COMMIT;

일관성 보장: 트랜잭션 전후로 모든 데이터베이스 제약 조건(예: 각 계좌의 잔액이 음수가 되지 않는 등)을 만족해야 합니다. 트랜잭션이 완료된 후 A 와 B의 의 총잔액은 변하지 않아야 합니다.
A+B = 100이었다면 트랜잭션이 끝난 후에도 A + B = 100이어야 합니다.

Isolation(격리성)

각각 트랜잭션은 서로 간섭 없이 독립적으로 수행되어야 한다.

-- 트랜잭션 1: A가 B에게 100,000원 송금 
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ; 
BEGIN TRANSACTION; 
UPDATE accounts SET balance = balance - 100000 WHERE account_id = 'A'; 
-- 트랜잭션 1이 완료되기 전, 다른 트랜잭션은 A의 중간 상태를 볼 수 없음 

-- 트랜잭션 2: B가 자신의 잔액 조회 
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ; 
BEGIN TRANSACTION; 
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 'B'; 
-- 트랜잭션 2는 트랜잭션 1이 완료되기 전까지 B의 잔액을 변경하지 않음 
COMMIT;

격리성 보장: 트랜잭션 1이 완료되기 전까지 트랜잭션 2는 B의 계좌에 대한 중간 상태를 볼 수 없습니다. 각 트랜잭션은 독립적으로 실행되는 것처럼 보입니다.

트랜잭션 격리 수준에 따른 문제 발생

더티 리드(Dirty Read) : 하나의 트랜잭션의 커밋되지 않은 데이터를 다른 트랜잭션에서 읽을 수 있다.

첫 번째 트랜잭션이 트랜잭션이 롤백이 되면, 두 번째 트랜잭션은 무효한 데이터를 읽은 셈이 된다. 이때, 커밋되지 않은 데이터를 읽어왔기 때문에 문제가 발생한다.

Non-repeatable Read: 한 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리의 결과가 다를 수 있다.

트랜잭션 A가 데이터를 읽은 후, 트랜잭션 B가 그 데이터를 업데이트하고 커밋합니다. 트랜잭션 A가 같은 데이터를 다시 읽을 때 변경된 값을 읽게 됩니다.

팬텀 리드(Phantom Read): 한 트랜잭션 내에서 범위 쿼리의 결과가 달라질 수 있다.

트랜잭션 내에서 새로운 행이 삽입되거나 삭제되어 쿼리 결과가 달라질 수 있습니다.

트랜잭션 격리 수준

여러 트랜잭션이 동시에 처리될 때, 특정 트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 변경하거나 조회하는 데이터를 볼 수 있게 허용할지 여부를 결정하는 것

격리 수준이 높은 -> 낮은
SERIALIZABLE -> REPEATABLE READ -> READ COMMITTED -> READ UNCOMMITTED

오른쪽으로 갈수록 격리 수준이 낮아지며, 동시 처리 성능이 높아진다.

왼쪽으로 갈수록 격리 수준은 높아지고, 동시 처리 성능은 낮아진다. 하지만, 데이터 부정합 문제 발생 확률이 줄어든다. 데이터 정합성과 성능은 반비례한다.

SERIALIZABLE

트랜잭션을 무조건 순차적으로 진행시킨다. 트랜잭션이 끼어들 수 없으니 부정합 문제는 발생하지 않지만, 동시성이 아주 낮아져 그만큼 처리 속도가 느려진다.

REPEATABLE READ

커밋된 데이터만 읽을 수 있고, 자신보다 낮은 트랜잭션 번호를 갖는 트랜잭션에서 커밋한 데이터만 읽을 수 있는 격리수준

READ COMMITTED

트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 커밋된 데이터만 읽을 수 있는 격리 수준으로 일반적인 비즈니스 애플리케이션에서 사용. 데이터의 정확성이 필요하지만 완전한 격리가 필요하지 않을 때 사용한다.

READ UNCOMMITTED(커밋되지 않은 읽기)

가장 낮은 수준으로, 트랜잭션이 완료되지 않은 다른 트랜잭션의 데이터를 읽을 수 있습니다. 더티 리드(Dirth Read)가 발생할 수 있습니다.

Durability(지속성)

트랜잭션이 완료된 후에는 시스템 장애가 발생하더라도 그 결과가 영구적으로 반영되어야 한다.

BEGIN TRANSACTION; 
UPDATE accounts SET balance = balance - 100000 WHERE account_id = 'A'; 
UPDATE accounts SET balance = balance + 100000 WHERE account_id = 'B'; 
COMMIT; 
-- 시스템 장애 발생

지속성 보장: 데이터베이스의 모든 변경 사항은 트랜잭션 로그에 기록됩니다. 이러한 로그는 트랜잭션이 커밋되기 전에 데이터베이스 시스템에 기록됩니다. 시스템 장애가 발생하더라도 로그를 통해서 커밋된 상태를 복구할 수 있습니다.

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