트랜잭션(Transaction) & 트랜잭션 격리성

트랜잭션(Transaction)이란?

DBMS에서 일련의 연산을 논리적인 작업 단위로 묶어 처리하는 개념. 여러 작업을 하나의 단위로 처리.

데이터베이스의 무결성 유지를 위함.

무결성 : 데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 유지하는 것

예시) 은행 시스템
계좌 A에서 계좌 B로 돈을 이체할 때, A의 잔고 감소와 B의 잔고 증가가 하나의 트랜잭션으로 처리되어야 한다.
만약 하나라도 실패하면 전체 트랜잭션이 롤백되어야 한다.

 

 

 

 

트랜잭션의 특성 (ACID)

Atomicty / All or nothing (원자성)

• 트랜잭션의 연산은 모두 성공하거나 모두 실패해야한다.

Consistency (일관성)

• 트랜잭션이 수행 결과는 항상 일관되어야 한다.

Isolation (고립성/독립성)

• 트랜잭션이 수행되는 동안 다른 트랜잭션의 작업이 간섭받지 않아야 한다.

Durability (지속성)

• 트랜잭션이 성공적으로 완료된 경우, 그 결과는 영구적으로 반영되어야 한다.

 

 

 

트랜잭션 연산

BEGIN TRANSACTION

• 트랜잭션의 시작 선언.
• 이 시점부터 트랜잭션 연산 추적.

READ/WRITE

• 데이터베이스를 읽거나 쓰는 연산.

COMMIT

• 트랜잭션이 성공적으로 완료되었음을 선언.
• 모든 변경 사항을 데이터베이스에 영구적으로 반영.

ROLLBACK

• 트랜잭션 실패나 오류 발생을 선언.
• 모든 변경 사항을 취소하여 데이터베이스를 트랜잭션 시작 전 상태로 복구.

 

 

 

 

트랜잭션의 상태

 

Active (활성 상태)

• 트랜잭션이 시작되고 연산이 수행되고 있는 상태
• 아직 완료되지 않은 상태로, 중간 연산이 진행 중이다.

Partially Committed (부분 완료 상태)

• 트랜잭션의 마지막 연산이 실행된 상태
• 최종적으로 완료되기 직전의 상태로, 커밋(commit)이 이루어지기 전이다.

Committed (완료 상태)

• 트랜잭션이 성공적으로 완료되고, 데이터베이스에 변경 사항이 영구적으로 반영된 상태
• 트랜잭션의 모든 연산이 성공적으로 수행되어 데이터베이스의 일관성이 유지된 상태이다.

Failed (실패 상태)

• 트랜잭션 실행 중 오류가 발생하여 더 이상 수행할 수 없는 상태
• 트랜잭션이 실패하면 롤백(rollback)이 수행되어야 한다.

Aborted (철회 상태)

• 트랜잭션이 실패하여 롤백이 수행된 상태
• 트랜잭션의 모든 변경 사항이 취소되고 데이터베이스가 트랜잭션 시작 전 상태로 복구된다.

 

 

 

회복 기법

트랜잭션 실패나 시스템 장애가 발생했을 때 데이터베이스를 일관된 상태로 복구하는 기법.

로그 기반 회복 : 트랜잭션의 모든 변경사항을 순차적으로 로그

- BEGIN: 트랜잭션이 시작됨을 기록.
- UPDATE: 트랜잭션이 수행한 데이터의 변경 사항을 기록.
- COMMIT: 트랜잭션이 성공적으로 완료됨을 기록.
- ROLLBACK: 트랜잭션이 실패하여 롤백됨을 기록.

 

 

 

Undo Logging:

• 트랜잭션이 실패했을 때 이전 상태로 복구
• 트랜잭션이 변경한 내용을 로그에 기록하고, 실패 시 로그를 역순으로 읽어 복구한다.

Redo Logging:

• 트랜잭션이 성공적으로 완료된 경우 변경 내용을 재적용하여 복구
• 커밋된 트랜잭션의 변경 내용을 로그에 기록하고, 시스템 장애 후 로그를 읽어 복구한다.

Undo/Redo Logging:

• 위의 두 가지 방법을 결합하여 트랜잭션의 상태에 따라 적절히 복구
• 트랜잭션이 커밋되지 않은 경우 Undo Logging을 사용하고, 커밋된 경우 Redo Logging을 사용한다.

 

 

 

트랜잭션 격리성(Transaction Isolation)이란?

각 트랜잭션이 다른 트랜잭션의 중간 상태를 볼 수 없도록 보장하는 성질을 의미. 

다양한 수준의 격리성이 제공되며, 트랜잭션 간 간섭을 얼마나 엄격하게 제어할지를 정의.

 

격리성이 높으면 데이터의 일관성을 더 잘 유지할 수 있음.

하지만, 성능 저하나 병행 실행에 제한이 있을 수 있음.

격리성 ⬆️ 일관성 ⬆️ 동시성 ⬇️

 

 

 

트랜잭션 격리 수준

 

READ UNCOMMITTED (미완료 읽기 허용)

• 가장 낮은 격리 수준. 트랜잭션이 커밋되지 않은 데이터를 읽을 수 있다.

READ COMMITTED (커밋 읽기 허용)

• 트랜잭션이 커밋된 데이터만 읽을 수 있다.

REPEATABLE READ (반복 가능 읽기)

• 트랜잭션이 시작된 후에 읽은 데이터는 다른 트랜잭션에 의해 변경될 수 없다.

SERIALIZABLE (직렬화 가능)

• 가장 높은 격리 수준으로, 트랜잭션이 직렬적으로 실행되는 것처럼 보이도록 보장한다.
• 성능 저하가 있을 수 있지만, 데이터의 일관성을 가장 잘 유지한다.

 

 

 

트랜잭션 이상 현상

동시에 여러 트랜잭션이 실행될 때 발생할 수 있는 문제들

 

 

Dirty Read (더티 리드)

• 커밋되지 않은 변경사항 읽어버리는 현상

트랜잭션1이 업데이트 이후 롤백을 할 수 있음에도 트랜잭션2는 업데이트 된 데이터를 읽음. 이후 롤백되어 데이터가 변경되면 데이터의 무결성을 해치게 됨.

 

 

Non-Repeatable Read (반복되지 않는 읽기)

• 같은 데이터에 두번 이상 접근하는데 그 값이 다른 현상.

트랜잭션 2가 같은 데이터를 두 번 읽을 때, 두 읽기 사이에 다른 트랜잭션 1이 데이터를 변경함.

 

 

Phantom Read (팬텀 리드)

• 같은 쿼리를 두 번 실행하는데 결과가 다른 현상.

트랜잭션1이 같은 쿼리를 두 번 실행할 때,두 쿼리 사이에 다른 트랜잭션2가 데이터를 추가하여 쿼리 결과가 달라짐

 

 

 

 

 

 

격리 수준 별 발생할 수 있는 이상현상

격리수준 \ 이상현상	Dirty Read	Non-Repeatable Read	Phantom Read
READ UNCOMMITTED	O	O	O
READ COMMITTED	X	O	O
REPEATABLE READ	X	X	O
SERIALIZABLE	X	X	X