트랜잭션

Transaction

• 최종수정: 2024년 2월 14일

Jim Gray (1944-2007)

• 세계 최초의 관계형 데이터베이스 System-R 개발

• 트랜잭션 개념 제안

• 2 Phase Locking

• Granularity Locking

• 튜링상과 찰스배비지상 수상

복습

• InnoDB는 레코드 기반 저장구조
  cf. column store (Amazon Redshift)

• RID (page #, slot #)를 통해 레코드 접근

• B-tree 기반 클러스터링 인덱스

• Secondary Index는 PK를 참조함

• 레코드 기반 잠금을 지원하지만 실제 물리적 잠금은 인덱스에 걸림

트랜잭션의 성질

A: Atomicity
C: Consistency
I: Isolation
D: Durability

참고: CAP 이론

C: Consistency
A: Availability
P: Partition Tolerence

셋 모두 만족시키는 시스템은 구현할 수 없다.
(트랜잭션의 일관성과 의미가 다소 다름)

많은 NoSQL은 일관성을 포기함

참고: Eventual Consistency

미래의 언젠가 일관성이 보장되긴 하는데 그 시점은 정해지지 않았을 경우

S3, DynamoDB등 많은 AWS 제품군이 이를 지원

참고, NoSQL의 특성

BA: Basically Available
S: Soft State
E: Eventual Consistency

산 VS 염기??

트랜잭션과 Serial Schedule

• 가장 쉽게 ACID를 지원하는 방법은?

• 한 번에 하나씩의 트랜잭션만 실행

Serial Schedule

세 트랜잭션 A, B, C가 있을 때 한 번에 하나씩 실행했을 때 가능한 결과들의 집합

3!

Serializable

실제 데이터베이스의 트랜잭션 결과가 Serial Schedule의 부분집합인 경우 Serializable이라고 함

Lock 없이 트랜잭션이 가능할까?

• Optimistic Concurrency Control VS Pessimistic Lock

• https://en.wikipedia.org/wiki/Optimistic_concurrency_control

Transaction에서 발생할 수 있는 문제들

Lost Update Problem

• 두 개의 트랜잭션이 동시에 한 아이템의 데이터를 변경했을 때 발생하는 문제점

• 트랜잭션을 지원하는 데이터베이스에서는 발생하면 안 됨

(P1) Dirty Read Problem

• 한 트랜잭션에서 변경한 값을 다른 트랜잭션에서 읽을 때 발생하는 문제

(P2) Non-repeatable Read Problem

• 한 트랜잭션에서 같은 값을 두 번 읽었을 때 각각 다른 값이 읽히는 경우

(P3) Phantom Read Problem

• 주로 통계나 분석, aggregation function 등을 수행하는 쿼리에서 잘못된 값이 들어오는 경우

Transaction Isolation Level

ANSI SQL (SQL92)

• 데이터베이스마다 지원하는 레벨이 다름

• MySQL과 MS-SQL은 4가지 모두 지원

• MySQL default: Repeatable Read

Isolation Level 확인 및 변경 (MySQL 5.7 이전)

SHOW VARIABLES LIKE 'tx_isolation';
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL 레벨;
START TRANSACTION;
-- QUERY START
COMMIT | ROLLBACK;

가능한 레벨

READ UNCOMMITTED
READ COMMITTED
REPEATABLE READ
SERIALIZABLE

Isolation Level 확인 및 변경 (MySQL 5.7)

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/set-transaction.html

SELECT @@GLOBAL.transaction_isolation, @@transaction_isolation;
SET GLOBAL transaction_isolation='REPEATABLE-READ';
SET SESSION transaction_isolation='SERIALIZABLE';

가능한 레벨

READ-UNCOMMITTED
READ-COMMITTED
REPEATABLE-READ
SERIALIZABLE

MVCC

MySQL의 InnoDB는 오라클과 같이 MVCC를 내부적으로 사용

• 업데이트 중에도 읽기가 블록되지 않는다.

• 읽기 내용은 격리 수준에 따라 달라질 수 있다.

• 업데이트시 X락이 인덱스에 걸린다.

• 업데이트시 락의 대상이 실제 업데이트 아이템보다 더 클 수 있다.

• 동시 업데이트를 수행시 나중 트랜잭샌은 블록된다. 일정 시간 지나면 Lock Timeout이 발생한다.

• 업데이트시 이전 값을 Undo Log로 롤백 세그먼트에 유지한다. 이 값은 롤백시와 격리 수준에 따라 다른 값을 읽기 위해 사용된다.

Repeatable Read

• MySQL의 기본 동작 모드

• 첫 번째 읽기에 스냅샷을 생성함

• 이후 동일 트랜잭션에서는 스냅샷에서부터 값을 읽음

• 잠금의 대상은 unique index, secoendary index의 유무에 따라 달라짐

Read Committed

• 커밋된 아이템을 읽을 수 있는 모드

• 커밋되지 않은 값은 읽을 수 없다.

• 같은 트랜잭션에서는 최근의 스냅샷을 읽는다.

Read Uncommitted

• 다른 트랜잭션에서 바꾼 값이 트랜잭션 중간에도 반영된다.

• Read Committed와는 다른 값이 읽힐 수 있다.

• 일반적으로 그냥 최신 업데이트 값을 읽는다.

• 상당히 위험하다!

Serializable

• MySQL에서는 모든 SELECT문에 S락이 걸린다.

• Repeatable Read에서도 Phantom 문제가 발생하지 않으므로 많이 사용하지 않는다.

• 역시나 매우 위험하다!

기타

• MySQL에서는 트랜잭션 레벨에 따라 binlog 형태가 바뀐다.

• 이전 버전에서는 row 레벨이 용량과 성능문제가 있어서 주로 mixed나 statement를 사용했는데 5.7부터 row 레벨에 많은 개선이 있었다고 함

분산 환경에서의 트랜잭션

2 PC (2 Phase Commit)

• 분산 환경에서 트랜잭션의 롤백과 커밋을 결정하는데 사용되는 프로토콜

• 오라클 등에서 지원

MySQL와 2PC

• MySQL 5.7 부터 XA 트랜잭션을 지원함

• 추천하지는 않는다고 함

더 공부하기

• 낙관적 잠금과 비관적 잠금의 동작 원리

• CRDT 란 무엇인가?

• 분산 트랜잭션

• 스프링과 낙관적 잠금

• WAL 프로토콜

• 언두 로그, 리두 로그, 체크포인트

기타 초보 팁

• autocommit을 끄자 (특히 JDBC 등에서 주의)

• 긴 트랜잭션은 데드락의 원인

• 배치 작업 중간에 커밋을 하자

• 아무것도 하지 않은 트랜잭션 및 커넥션의 주의!

• 트랜잭션 중간에 사용자 입력이 존재하면 안됨!

• 서버 모니터링은 주기적으로