Transaction

트랜잭션(Transaction)이란 무엇인가?

트랜잭션은 작업의 완전성 을 보장해주는 것이다. 즉, 논리적인 작업 셋을 모두 완벽하게 처리하거나 또는 처리하지 못할 경우에는 원 상태로 복구해서 작업의 일부만 적용되는 현상이 발생하지 않게 만들어주는 기능이다. 사용자의 입장에서는 작업의 논리적 단위로 이해를 할 수 있고 시스템의 입장에서는 데이터들을 접근 또는 변경하는 프로그램의 단위가 된다.

Example of an AggregateTransaction between two participants

트랜잭션과 Lock

잠금(Lock)과 트랜잭션은 서로 비슷한 개념 같지만 사실 잠금은 동시성을 제어하기 위한 기능이고 트랜잭션은 데이터의 정합성을 보장하기 위한 기능이다. 잠금은 여러 커넥션에서 동시에 동일한 자원을 요청할 경우 순서대로 한 시점에는 하나의 커넥션만 변경할 수 있게 해주는 역할을 한다. 여기서 자원은 레코드나 테이블을 말한다. 이와는 조금 다르게 트랜잭션은 꼭 여러 개의 변경 작업을 수행하는 쿼리가 조합되었을 때만 의미있는 개념은 아니다. 트랜잭션은 하나의 논리적인 작업 셋 중 하나의 쿼리가 있든 두 개 이상의 쿼리가 있든 관계없이 논리적인 작업 셋 자체가 100% 적용되거나 아무것도 적용되지 않아야 함을 보장하는 것이다. 예를 들면 HW 에러 또는 SW 에러와 같은 문제로 인해 작업에 실패가 있을 경우, 특별한 대책이 필요하게 되는데 이러한 문제를 해결하는 것이다.

 

트랜잭션의 특성

트랜잭션은 어떠한 특성을 만족해야할까? Transaction 은 다음의 ACID 라는 4 가지 특성을 만족해야 한다.

 

원자성(Atomicity)

 

만약 트랜잭션 중간에 어떠한 문제가 발생한다면 트랜잭션에 해당하는 어떠한 작업 내용도 수행되어서는 안되며 아무런 문제가 발생되지 않았을 경우에만 모든 작업이 수행되어야 한다.

 

일관성(Consistency)

 

트랜잭션이 완료된 다음의 상태에서도 트랜잭션이 일어나기 전의 상황과 동일하게 데이터의 일관성을 보장해야 한다.

 

고립성(Isolation)

 

각각의 트랜잭션은 서로 간섭없이 독립적으로 수행되어야 한다.

 

지속성(Durability)

 

트랜잭션이 정상적으로 종료된 다음에는 작업의 결과가 영구적으로 데이터베이스에 저장되어야 한다.

 

트랜잭션의 Commit, Rollback 연산

 Commit이란 하나의 트랜잭션이 성공적으로 끝났고, 데이터베이스가 일관성있는 상태에 있을 때, 하나의 트랜잭션이 끝났다라는 것을

 

알려주기위해 사용하는 연산이다. 이 연산을 사용하면 수행했던 트랜잭션이 로그에 저장되며, 후에 Rollback 연산을 수행했었던 트랜잭션단위로 하는것을 도와준다.

 

Rollback이란 하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 트랜잭션의 원자성이 깨진경우, 트랜잭션을 처음부터 다시 시작하거나, 트랜잭션의 부분적으로만 연산된 결과를 다시 취소시킨다.

 

후에 사용자가 트랜잭션 처리된 단위대로 Rollback을 진행할 수도 있다.

 

트랜잭션의 상태

Active

 

트랜잭션의 활동 상태. 트랜잭션이 실행중이며 동작중인 상태를 말한다.

 

Failed

 

트랜잭션 실패 상태. 트랜잭션이 더이상 정상적으로 진행 할 수 없는 상태를 말한다.

 

Partially Committed

 

트랜잭션의 Commit 명령이 도착한 상태. 트랜잭션의 commit이전 sql문이 수행되고 commit만 남은 상태를 말한다.

 

Committed

 

트랜잭션 완료 상태. 트랜잭션이 정상적으로 완료된 상태를 말한다.

 

Aborted

 

트랜잭션이 취소 상태. 트랜잭션이 취소되고 트랜잭션 실행 이전 데이터로 돌아간 상태를 말한다.

 

Partially Committed 와 Committed 의 차이점

 

Commit 요청이 들어오면 상태는 Partial Commited 상태가 된다. 이후 Commit을 문제없이 수행할 수 있으면 Committed 상태로 전이되고, 만약 오류가 발생하면 Failed 상태가 된다. 즉, Partial Commited는 Commit 요청이 들어왔을때를 말하며, Commited는 Commit을 정상적으로 완료한 상태를 말한다.

트랜잭션을 사용할 때 주의할 점

트랜잭션은 꼭 필요한 최소의 코드에만 적용하는 것이 좋다. 즉 트랜잭션의 범위를 최소화하라는 의미다. 일반적으로 데이터베이스 커넥션은 개수가 제한적이다. 그런데 각 단위 프로그램이 커넥션을 소유하는 시간이 길어진다면 사용 가능한 여유 커넥션의 개수는 줄어들게 된다. 그러다 어느 순간에는 각 단위 프로그램에서 커넥션을 가져가기 위해 기다려야 하는 상황이 발생할 수도 있는 것이다.

교착상태

교착상태란 무엇인가

 

복수의 트랜잭션을 사용하다보면 교착상태가 일어날수 있다. 교착상태란 두 개 이상의 트랜잭션이 특정 자원(테이블 또는 행)의 잠금(Lock)을 획득한 채 다른 트랜잭션이 소유하고 있는 잠금을 요구하면 아무리 기다려도 상황이 바뀌지 않는 상태가 되는데, 이를 교착상태라고 한다.

 

교착상태의 예(MySQL)

 

MySQL MVCC에 따른 특성 때문에 트랜잭션에서 갱신 연산(Insert, Update, Delete)를 실행하면 잠금을 획득한다. (기본은 행에 대한 잠금)

트랜잭션 1이 테이블 B의 첫번째 행의 잠금을 얻고 트랜잭션 2도 테이블 A의 첫번째 행의 잠금을 얻었다고 하자.

Transaction 1> create table B (i1 int not null primary key) engine = innodb;
Transaction 2> create table A (i1 int not null primary key) engine = innodb;

Transaction 1> start transaction; insert into B values(1);
Transaction 2> start transaction; insert into A values(1);

트랜잭션을 commit 하지 않은채 서로의 첫번째 행에 대한 잠금을 요청하면

Transaction 1> insert into A values(1);
Transaction 2> insert into B values(1);
ERROR 1213 (40001): Deadlock found when trying to get lock; try restarting transaction

Deadlock 이 발생한다. 일반적인 DBMS는 교착상태를 독자적으로 검출해 보고한다.

 

교착 상태의 빈도를 낮추는 방법

 

• 트랜잭션을 자주 커밋한다.
• 정해진 순서로 테이블에 접근한다. 위에서 트랜잭션 1 이 테이블 B -> A 의 순으로 접근했고, 트랜잭션 2 는 테이블 A -> B의 순으로 접근했다. 트랜잭션들이 동일한 테이블 순으로 접근하게 한다.
• 읽기 잠금 획득 (SELECT ~ FOR UPDATE)의 사용을 피한다.
• 한 테이블의 복수 행을 복수의 연결에서 순서 없이 갱신하면 교착상태가 발생하기 쉽다, 이 경우에는 테이블 단위의 잠금을 획득해 갱신을 직렬화 하면 동시성을 떨어지지만 교착상태를 회피할 수 있다.

참고

 

• docs.symbolplatform.com/concepts/aggregate-transaction.html
• github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/tree/master/Database#%EC%A0%95%EA%B7%9C%ED%99%94%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%B4%EC%84%9C
• mommoo.tistory.com/62