트랜잭션 격리수준

이전 글에서 트랜잭션에 대해서 알아보았다

트랜잭션은 데이터베이스 상태를 변환하는 작업의 단위를 말하며 연산들의 묶음이라고 하였다

트랜잭션의 특징 4가지 ACID를 정리하면서 트랜잭션을 잘 설계하지 못하면 동시성 문제가 발생할 수 있음을 알 수 있었다

그에 따라 트랜잭션에서는 동시성 문제가 자주 발생할 수 있는 혹은 자주 발생하진 않지만 동시성 문제가 중요한 상황에서 이를 보장해 주기 위해 격리 수준을 설정할 수 있다

 

격리 수준을 설정하는 것은 Lock을 건다는 것인데 DBMS에서는 락을 거는 대신 로그를 이용해 동시성 문제를 하는 방법도 있다

MVCC를 알아보기 전에 트랜잭션 격리수준을 정리하며 Lock 메커니즘을 이해해 본다

 

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트랜잭션 격리성

트랜잭션의 특징 중 격리성이 존재했다

격리성이란 

• 동시에 실행되는 둘 이상의 트랜잭션이 서로 영향을 미치면 안된다

격리성이 보장되지 않는다면 데이터 일관성이 깨지는 문제가 발생한다

이를 세 가지 상황으로 구분 지을 수 있다

 

Dirty Read

• 한 트랜잭션이 아직 커밋되지 않은 다른 트랜잭션의 변경 내용을 읽을 수 있다
  • 다른 트랜잭션이 롤백하거나 변경 내용을 커밋하지 않은 상태에서 데이터를 읽으면 데이터의 일관성이 깨진다

Non Repeatable Read

• 한 트랜잭션이 동일한 데이터 조회 쿼리를 두 번 이상 실행하고 중간에 다른 트랜잭션이 해당 데이터를 변경하면, 두 번의 읽기에서 다른 결과를 얻을 수 있다
  • 동일한 데이터에 대한 연속적인 읽기에서 일관성이 깨질 수 있다

Phantom Read

• 한 트랜잭션 중에 다른 트랜잭션에 의해 새로운 행이 삽입, 삭제되면 같은 쿼리를 실행했을 때 결과가 다를 수 있다
  • 동일한 범위 내에서 쿼리를 실행할 때 결과가 변경되어 일관성이 깨질 수 있다

격리성을 보장하지 못하면 위와 같은 세 가지 상황에 데이터 일관성이 깨질 수 있음을 알 수 있다

 

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트랜잭션 격리 수준

동시성으로 인해 격리성을 보장하지 못하는 상황이 발생할 수 있다

낮은 동시성을 제공하게 되면 데이터 일관성을 깨뜨리지 않고 격리성을 보장할 수 있으나

성능이 저하되기에 일관성과 동시성은 Trade off로 제어할 수 있다

• 일관성이 깨질 위험을 줄이려면 낮은 동시성을 제공해야한다
• 높은 동시성을 제공하면 일관성이 깨질 위험이 증가한다

 

 

Read Uncommitted

• 커밋되지 않은 트랜잭션의 변경 내용을 다른 트랜잭션이 조회하는 것을 허용
• 데이터 부정합 문제가 발생할 확률이 가장 높지만, 가장 빠르다
• 데이터의 일관성이 중요하지 않고 요청이 많은 상황에서 적합할 수 있을 것 같다

위에서 설명한 세 가지 문제 상황이 발생할 수 있다

 

Read Committed

• 커밋이 완료된 트랜잭션의 변경사항만 다른 트랜잭션에서 읽을 수 있다
• 특정 트랜잭션이 이루어지는 동안 다른 트랜잭션에서 접근할 수 없음

특정 트랜잭션이 커밋하지 않고 데이터를 변경했을 때 트랜잭션2가 데이터를 읽고, 트랜잭션1이 커밋했을 때 트랜잭션2가 다시 데이터를 읽으면 변경된 데이터를 읽으므로 Non Repeatable Read, Phantom Read 문제는 여전히 존재

 

Repeatable Read

• 특정 행을 조회할 시 항상 같은 데이터를 응답하는 것을 보장하는 격리 수준
• 선행 트랜잭션이 읽은 데이터는 트랜잭션이 종료될 때까지 후행 트랜잭션이 갱신하거나 삭제하는 것을 불허하여 같은 데이터를 두 번 쿼리 했을 때 일관성 있는 결과를 반환

행이 추가되는 것을 막지 않기 때문에 Phantom Read가 발생할 수 있음

 

Serializable Read

• Repeatable Read와 마찬가지로 후행 트랜잭션이 갱신하거나 삭제하는 것을 막을 뿐 아니라, 선행 트랜잭션이 사용 중인 테이블의 모든 행을 다른 트랜잭션이 접근하지 못하도록 잠가 새로운 레코드 삽입 또한 막아준다
• 테이블에 대한 락이 걸려 SELECT 쿼리조차 수행할 수 없다
• 동시성에 대한 성능이 매우 떨어진다

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정리

• 트랜잭션에서 격리성이 보장되지 않는다면 어떤 상황들이 발생할 수 있나요?
  • 다른 트랜잭션이 영향을 미치게 되면서 데이터 일관성이 깨질 수 있습니다
• 데이터 일관성이 깨지는 상황을 설명해 주세요
  • 한 트랜잭션이 아직 커밋되지 않은 트랜잭션의 변경사항을 읽는 Drity Read 상황이 발생할 수 있습니다
  • 한 트랜잭션이 같은 데이터를 조회하는 쿼리를 두 번 이상 실행하고, 중간에 다른 트랜잭션의 데이터 변경이 반영되면 두 번의 읽기에서 다른 결과가 반환되는 Non Repeatable Read 상황이 발생할 수 있습니다
  • 한 트랜잭션 중에 다른 트랜잭션에 의해 행이 삽입되거나 삭제되면 첫 트랜잭션의 처음과 끝에서 같은 쿼리 결과가 달라지는 Phantom Read 상황이 발생할 수 있습니다
• 트랜잭션 격리 수준에 대해서 설명해 주세요
  • Read Uncommitted
    • 커밋되지 않은 트랜잭션의 변경 내용을 다른 트랜잭션이 조회하는 것을 허용
  • Read Committed
    • 커밋이 완료된 트랜잭션의 변경사항만 다른 트랜잭션에서 읽을 수 있도록 허용
  • Repeatable Read
    • 특정 행을 조회할 시 항상 같은 데이터를 응답하는 것을 보장
  • Serializable Read
    • 선행 트랜잭션이 사용 중인 테이블의 모든 행을 다른 트랜잭션이 접근하지 못하도록 잠그는 격리 수준

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Reference

https://hudi.blog/transaction-isolation-level/#:~:text=%EC%B2%A8%EB%B6%80%ED%95%B4%EB%91%90%EC%97%88%EB%8B%A4.-,%EB%8D%94%ED%8B%B0%20%EB%A6%AC%EB%93%9C%20(Dirty%20Read),%EC%88%98%20%EC%9E%88%EB%8A%94%20%EB%AC%B8%EC%A0%9C%EB%A5%BC%20%EB%A7%90%ED%95%9C%EB%8B%A4. 

데이터베이스 트랜잭션 격리 수준과 격리 수준에 따른 문제점