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(RDBMS - 4) 트랜잭션

관계형 데이터베이스에서의 트랜잭션, ACID에 대하여

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Transaction 설명

트랜잭션(Transaction)에 대해 알아보자.


트랜잭션(Transaction)은 작업 처리를 위한 논리적인 작업 단위다. 작업의 논리적 단위가 단일 연산이 아닐 수 있다. 즉, 하나의 트랜잭션이 두 개 이상의 업데이트 연산일 수 있다.

은행의 “계좌이체” 트랜잭션을 예로 들면, 하나의 예금 계좌에서 인출하여 다른 예금 계좌에 입금하는 일련의 작업을 하나의 단위로 수행해야 한다.

데이터를 일관성 있게 처리하려면 트랜잭션에 속한 두 개 이상의 업데이트 연산을 동시에 실행할 수 있어야 하는데, 불행히도 이는 불가능한 일이다. 따라서 DBMS는 차선책을 사용한다. 여러 개의 업데이트 연산이 하나의 작업처럼 전부 처리되거나 아예 하나도 처리되지 않도록(All or Nothing) 동시 실행을 구현한다.


위에서 언급한 “계좌이체” 예시를 통해 더 자세히 설명하겠다.

A가 B에게 20만원을 이체해주는 상황을 다음 그림을 통해 살펴보자.


mysql

여기서 이체가 성공하기 위해서는 A의 balance에서 20만원 차감을 UPDATE하고, B의 balance에서 20만원 증감을 UPDATE하는 일련의 과정이 전부 성공을 해야한다. 어느 하나의 작업이라도 실패하는 경우, A나 B의 balance에 알맞는 금액이 남지 않기 때문이다. 결국 이체라는 작업은 두 작업 모두 정상 처리 돼야만 성공하는 단일 작업으로 생각할 수 있다. 이 때 이 단일 작업을 Transaction(트랜잭션)이라고 부른다.


Transaction을 간단히 설명하면 다음과 같다.

  • 업무 처리를 위한 단일의 논리적인 작업 단위
  • 여러 SQL문들을 단일의 작업 단위로 묶어서 나눠질 수 없게 만든다
  • All or Nothing이라는 표현대로 여러개의 SQL 연산이 하나의 작업처럼 전부 처리되거나 아예 하나도 처리되지 않도록 구현한다


이제는 이전의 이체 예시를 실제로 SQL을 통해 Transaction을 구현해보자.

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mysql> SELECT * FROM account;
+------+---------+
| id   | balance |
+------+---------+
| A    | 1000000 |
| B    | 2000000 |
+------+---------+

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-- 1. account 테이블 생성, 데이터 입력
CREATE TABLE account (
	id char(1),
	balance int
);

INSERT INTO account VALUES 
('A', 1000000),
('B', 2000000);

-- 2. Transaction 사용해보기
START TRANSACTION; -- TRANSACTION을 시작
UPDATE account SET balance = balance - 200000 WHERE id = 'A';
UPDATE account SET balance = balance + 200000 WHERE id = 'B';
COMMIT; -- TRANSACTION 종료, 지금까지 작업 내용을 DB에 영구적으로 저장
  • COMMIT
    • TRANSACTION 종료
    • 지금까지 작업한 내용을 DB에 영구적으로 반영한다
  • 모든 일련의 작업이 완벽하게 성공하지 않아도 COMMIT 명령을 통해 DB에 저장이 가능 (이렇게 설계하는 사람은 아무도 없음)


결과는 살펴보면 다음과 같다.

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mysql> SELECT * FROM account;
+------+---------+
| id   | balance |
+------+---------+
| A    |  800000 |
| B    | 2200000 |
+------+---------+


이번에는 추가로 A가 B에게 30만원을 이체하는 상황에서 ROLLBACK을 사용해보겠다.

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-- 3. A가 B에게 추가로 30만원 이체하는 상황 
START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = balance - 300000 WHERE id = 'A'; -- A: 500000, B: 2200000

ROLLBACK; -- 지금까지의 작업을 취소하고 TRANSACTION 이전 상태로 되돌리고 TRANSACTION 종료 

-- ROLLBACK 이후 다시 A: 800000, B: 2200000로 원상 복구
  • ROLLBACK
    • 지금까지의 작업을 취소하고 TRANSACTION 이전의 상태로 되돌린다
    • 이후 TRANSACTION 종료


이번에는 AUTOCOMMIT에 대해 알아보자.

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-- 4. AUTOCOMMIT
SELECT @@AUTOCOMMIT; -- 1로 설정된 것을 확인가능 (MySQL에서 디폴트로 활성화)
INSERT INTO account VALUES ('C', 1000000); -- autocommit이 활성화되어 있기 때문에 자동으로 commit이 되면서 DB에 영구 저장 

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mysql> SELECT * FROM account;
+------+---------+
| id   | balance |
+------+---------+
| A    |  800000 |
| B    | 2200000 |
| C    | 1000000 |
+------+---------+
  • AUTOCOMMIT은 각각의 SQL쿼리를 자동으로 TRANSACTION 처리 해주는 개념이다
  • SQL문이 성공적으로 실행되면 자동으로 COMMIT을 한다
  • 만약 SQL문의 실행에 문제가 있다면 자동으로 ROLLBACK 한다
  • MySQL에서 AUTOCOMMIT 기본적으로 enabled (AUTOCOMMIT = 1) 상태이다
    • 특정 DB나 DB 접근 기술에서는 AUTOCOMMIT을 비활성화하는 것을 트랜잭션의 시작으로 간주한다.


여기서 알아야할 점은 TRANSACTION 시작 후 AUTOCOMMIT은 비활성화 상태가 된다는 것이다. 이후에 COMMIT/ROLLBACK 시행 후 TRANSACTION이 종료가 되면 다시 원래의 AUTOCOMMIT 상태가 된다.


일반적으로 트랜잭션이 사용되는 패턴은 다음과 같다.

  1. Transaction 시작
  2. 데이터 읽기, 쓰기 등의 SQL 쿼리를 포함한 로직을 수행
  3. 일련의 작업이 정상적으로 수행되면 Commit
  4. 작업 중간에 문제가 발생하면 Rollback


ACID

Atomicity Consistency Isolation Durability를 의미하는 ACID에 대해 알아보자.

이전의 “계좌이체” 예시를 이용해서 ACID를 살펴보자.


Atomicity(원자성)

기존에 A가 B에게 20만원을 이체하는 상황에서 Atomicity에 대해 알아보자.


mysql

  • 트랜잭션은 기본적으로 모든 작업이 수행되거나 아무것도 수행되지 않는 All or Nothing을 따른다 (중간 상태라는 것이 존재하지 않는다)
  • 예) 100개의 레코드를 업데이트하는 작업 중에 20개만 업데이트가 되고 실패하는 경우, 모든 변경사항을 Rollback한다
  • 개발자는 언제 Commit을 하고 Rollback을 하지 판단해야 함


Consistency(정합성, 일관성)

이번에 A가 B에게 추가로 100만원을 이체하는 상황이라고 가정하자. 이 경우에는 balance가 0 미만이 될 수 없다는 제약이 있기 때문에 DB가 inconsistent 상태가 된다. 이런 경우 Rollback을 수행해서 다시 정합(consistent) 상태로 되돌려야한다.


mysql

  • 트랜잭션은 데이터베이스를 하나의 일과된 상태에서 다른 일관된 상태로 전환한다
  • 예) 저축 계좌에서 인출하고 다른 예금 계좌에 입금하는 계좌 이체에서 실패로 인해 DB에서 하나의 계좌에만 입금되어 데이터가 일치하지 않게 되면 안된다
  • 어플리케이션 관점에서 트랜잭션이 consistent하게 동작하는지 개발자가 확인 해야한다


Isolation(격리성)

이번에는 A가 B에게 20만원을 이체하는데, 동일한 타이밍에 B도 ATM에서 본인 계좌에 30만원 입금하는 상황을 가정해보자. 20만원 이체에 대한 Transaction과정 중에 B에게 20만원을 입금하기 위해 B의 계좌잔액을 read 했다고 하자. 이 때 20만원 입금에 대한 잔액을 write하기 전에 ATM에서 30만원 입금을 하는 Transaction이 발생하는 경우, 30만원 입금에 대해 DB에 반영되었던 내용이 220만원(20만원 입금)으로 덮어쓰여질 수 도 있다.

쉽게 말해서 동시에 일어난 Transaction으로 인해서 잘못된 금액으로 DB에 write 되는 경우가 발생하기 때문에, 모든 Transaction들은 서로 독립(고립)되어야 한다는 것을 알 수 있다.


mysql

  • Isolation은 여러 트랜잭션들이 동시에 실행될 때도 혼자 실행되는 것 처럼 동작하게 만드는 것
  • DBMS들은 여러가지 Isolation Level을 제공해준다
  • Isolation Level이 높으면 더 엄격하게 격리된다 ⇄ Isolation Level이 높으면 DB 성능이 떨어진다
  • Concurrency control의 주된 목표는 Isolation
  • 트랜잭션의 효과는 트랜잭션이 커밋될 때까지 다른 트랜잭션에서 조회되면 안됨
  • 예시) 온라인 거래에서 재고 물품이나 계좌 잔액에 대한 테이블을 업데이트하는 과정에서 입금이나 재고 차감에 대한 내용을 다른데서 확인이 가능하면 안됨


Durability(영존성)

Durability가 의미하는 것은 다음과 같다.

  • Commit된 트랜잭션으로 인한 변경 사항은 영구적이다
    • 한마디로, DB에 재난(power fail, etc..)이 발생해도 Commit된 Transaction은 DB에 남는다
  • 영구적으로 저장한다는 의미 보통 비휘발성 메모리(2차 기억장치 : HDD, SDD..)에 저장한다는 뜻이다
  • Transaction이 완료된 후 데이터베이스는 복구 메커니즘을 통해 트랜잭션의 변경 사항이 손실되지 않도록 한다

Reference

  1. 한국 데이터 산업 진흥원 - SQL 전문가 가이드

  2. 인프런 쉬운코드 - 데이터베이스

3. 데이터베이스(DB), RDBMS
관계형 데이터베이스 db
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