[Database] 트랜잭션(Transaction)

✅ Transaction ?

위키백과에 정의되어 있는 데이터베이스 트랜잭션(Database transaction)은 데이터베이스 관리 시스템 또는 유사한 시스템(트랜잭션이 성공과 실패가 분명하고 상호 독립적이며, 일관되고 믿을 수 있는 시스템)에서 상호작용의 단위이다.

 

쉽게 말해서 데이터베이스의 상태를 변경시키기 위해 수행하는 작업 단위이다.

 

🖐 데이터베이스의 상태를 변경 시킨다는 것은 질의어(SQL : SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE)를 사용하여 데이터베이스에 접근하는 것을 말한다.

 

예) A의 계좌에서 B의 계좌로 10만원을 이체하는 작업은, A 계좌 10만원 인출 + B 계좌 10만원 입금 → 2가지 작업으로 구성된다.

두 작업 중 하나의 작업이라도 실패하는 경우, 아무 것도 실행되지 않은 처음 상태로 복구되어야 한다.

여기서 알아야 하는 것이 Commit과 Rollback이다.

✅ Commit ?

하나의 트랜잭션이 성공적으로 종료되고 데이터베이스가 일관성있는 상태에 있음을 말한다.

일반적으로 트랜잭션 종료시 해당 업데이트를 확정한다는 의미를 가진다.

✅ Rollback ?

하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되었을 때, 이전 상태로 되돌리는 것을 말한다.

 

 

 Transaction의 상태 

https://github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/raw/master/Database/images/transaction-status.png

1️⃣ Active

트랜잭션의 활동 상태, 트랜잭션이 현재 실행중임을 의미한다.

 

2️⃣ Failed

트랜잭션 실패 상태, 트랜잭션이 더 이상 정상적으로 진행할 수 없음을 의미한다.

 

3️⃣ Partially Committed

트랜잭션의 Commit 명령이 도착한 상태

트랜잭션의 연산이 마지막까지 실행되고 Commit만 남은 상태를 의미한다.

 

4️⃣ Committed

트랜잭션 완료 상태, 트랜잭션이 정상적으로 종료되어 Commit 연산이 수행되었음을 의미한다.

 

5️⃣ Aborted

트랜잭션 취소 상태, 트랜잭션이 취소되고 Rollback이 수행된 상태를 의미한다.

 

 

 Transaction의 특징 

1️⃣ 원자성 Atomicity

transaction은 DB 연산의 전부가 실행되거나 실행되지 않아야 한다. (All or Nothing)

즉, 트랜잭션의 처리가 완전히 끝나지 않았을 경우에는 실행되지 않은 상태와 동일해야한다.

2️⃣ 일관성 Consistency

트랜잭션 실행 결과로 데이터베이스는 모순 없이 일관된 데이터 상태를 유지해야 한다.

→ 즉, 성공적으로 수행된 트랜잭션은 정당한 데이터들만을 데이터베이스에 반영해야 한다!!

3️⃣ 격리성 Isolation

여러 트랜잭션이 동시에 수행되더라도 각각의 트랜잭션은 다른 트랜잭션의 수행에 영향을 받지 않고 독립적으로 수행되어야 한다.

즉, 부분적인 실행 결과를 다른 트랜잭션이 볼 수 없다. (유령 읽기 현상 방지)

4️⃣ 영속성 Durability

트랜잭션이 실행을 성공적으로 완료하면 그 결과는 영구적으로 보장이 되어야 한다.

 

 

 Transaction Isolation Level  : 트랜잭션 격리 수준 

동시에 여러 트랜잭션이 처리될 때, 트랜잭션이 얼마나 격리, 고립되어 있는지를 나타내는 것이다.

특정 트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 변경한 데이터를 볼 수 있도록 허용할지 말지를 결정한다.

 

📌 Transaction-Level Read Consistency(트랜잭션 수준 읽기 일관성)을 지키기 위해서라고 말할 수 있다!

 

격리 수준은 4가지로 구분된다.

① Read Uncommitted : 커밋되지 않은 읽기

② Read Committed : 커밋된 읽기

③ Repeatable Read : 반복 가능한 읽기

④ Serializable : 직렬화 가능

위에서 아래로 내려올수록 트랜잭션 간 고립도가 높아지고 성능이 떨어진다.

 

1️⃣ READ UNCOMMITTED

각 트랜잭션에서의 변경 내용이 COMMIT이나 ROLLBACK 여부에 상관없이 다른 트랜잭션에서 보여진다.

 

📌 Dirty Read (Uncommitted Dependency)

: 변경 후 아직 commit 되지 않은 값 읽고, rollback 후의 값을 다시 읽는 현상

 

2️⃣ READ COMMITTED

오라큰 DBMS에서 기본적으로 사용되고 있으며 온라인 서비스에서 가장 많이 선택되는 격리 수준이다.

어떠한 트랜잭션에서 데이터를 변경하더라도 commit이 완료된 데이터만 다른 트랜잭션에서 조회할 수 있다.

실제 테이블 값을 가지고 오는 것이 아닌 Undo 영역에 백업된 레코드에서 값을 가져온다.

 

📌 Non-Repeatable Read (Inconsistence Analysis)

: 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 두번 수행할 때, 그 사이에 다른 트랜잭션이 값을 수정 또는 삭제함으로써 두 쿼리가 상이하게 나타나는 비 일관성이 발생하는 현상

(하나의 트랜잭션 내에서 동일한 select를 수행했을 경우 항상 같은 결과를 반환해야하는 Repeatable Read 정합성에 어긋난다.)

 

3️⃣ REPEATABLE READ

MySQL의 InnoDB 스토리지 엔진에서 기본적으로 사용되는 격리 수준이다.

MySQL에서는 트랜잭션마다 트랜잭션 ID를 부여하여 트랜잭션 ID보다 작은 트랜잭션 번호에서 변경한 것만 읽게 된다.

InnoDB 스토리지 엔진은 트랜잭션이 Rollback될 가능성에 대비해 변경되기 전 레코드를 Undo 영역에 백업해두고 실제 레코드 값을 변경한다.

이러한 변경 방식을 MVCC : Multi Version Concurrency Control 이라고 한다.

Repeatable Read는 이 MVCC를 위해 Undo 영역에 백업된 이전 데이터를 통해 동일한 트랜잭션 내에서는 동일한 결과를 보여줄 수 있도록 보장한다.

* Read Committed 격리 수준 또한 MVCC를 이용해 commit 되기 전의 데이터를 보여주지만 Repeatable Read와의 차이는 Undo 영역에 백업된 레코드의 여러 버전 가운데 몇 번째 이전의 버전까지 찾아 들어가야 하는지에 있다.

 

만약 한 사용자가 트랜잭션을 시작한 후 장시간동안 트랜잭션을 종료하지 않으면 Undo 영역이 백업된 데이터로 무한정 커지게 된다. Undo 영역에 백업된 레코드가 많아질수록 MySQL 서버의 처리 성능이 떨어질 수 있다.

 

📌 Phantom Read(Phantom Row)

: 한 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리를 두 번 수행했는 데,

첫 번째 쿼리에서 존재하지 않던 유령(phantom) 레코드가 두 번째 쿼리에서 나타나는 현상

 

4️⃣ SERIALIZABLE

가장 단순하면서 가장 엄격한 격리 수준이다.

한 트랜잭션에서 읽고 쓰는 레코드를 다른 트랜잭션에서는 절대 접근할 수 없다.

완벽한 읽기 일관성 모드를 제공하지만 동시 처리 기능이 다른 격리 수준보다 떨어지고 성능저하가 발생하여 데이터 베이스에서 거의 사용되지 않는다.

 

 

 

 

 

 

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