트랜잭션 격리성(transaction isolation) 특징

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• 트랜잭션(transaction) ACID

0. 들어가면서

트랜잭션(transaction)의 ACID 특징 중 격리성(isolation)이라는 개념이 있다. 격리성은 다른 트랜잭션끼리는 서로를 간섭할 수 없다는 의미인데, 사실 격리성 수준에 따라 트랜잭션끼리 간섭 여부가 결정된다. 어떤 격리성 수준들이 있는지, 격리 수준에 따라 어떤 문제들이 발생할 수 있는지 이번 글을 통해 정리해보자.

1. Common issues depending on ttransaction isolation levels

트랜잭션 격리 수준에 따라 어떤 문제들이 있는지 살펴보자. 먼저 더티 리드(dirty read)는 아직 커밋되지 않은(완료되지 않은) 트랜잭션의 데이터를 다른 트랜잭션이 읽는 현상을 말한다.

• 트랜잭션_1이 아이디가 1인 사용자를 조회한다.
• 트랜잭션_1이 사용자의 이름을 변경한다.
• 트랜잭션_2가 아이디가 1인 사용자를 조회한다.
• 트랜잭션_2가 조회한 사용자 정보는 트랜잭션_1에서 변경한 모습으로 반영되어 있다.

비반복 읽기(non-repeatable read)은 하나의 트랜잭션에서 같은 쿼리를 두 번 이상 수행할 때 결과가 달라지는 현상이다. 예를 들어, 트랜잭션이 어떤 데이터를 조회한 후 다른 트랜잭션이 그 데이터를 수정하거나 삭제하면, 다시 조회할 때 처음과 다른 결과를 보게 된다.

• 트랜잭션_1이 아이디가 1인 사용자를 조회한다.
• 트랜잭션_1이 사용자의 이름을 변경한다.
• 트랜잭션_2가 아이디가 1인 사용자를 조회한다.
• 트랜잭션_2가 조회한 사용자 정보는 트랜잭션_1이 변경하기 전 상태로 보여진다.
• 트랜잭션_1이 트랜잭션을 마치고 커밋(commit)을 수행한다.
• 트랜잭션_2가 다시 아이디가 1인 사용자를 조회한다.
• 트랜잭션_2가 조회한 사용자 정보는 트랜잭션_1에서 변경한 모습으로 반영되어 있다.

팬텀 리드(phantom read)는 하나의 트랜잭션에서 일정 범위의 레코드를 두 번 이상 수행할 때 처음 수행할 때 없던 레코드가 나타나는 현상이다.

• 트랜잭션_2가 먼저 트랜잭션을 시작한다.
• 트랜잭션_1이 아이디가 2인 사용자를 추가한다.
• 트랜잭션_1이 트랜잭션을 마치고 커밋을 수행한다.
• 트랜잭션_2가 테이블에 저장된 데이터 수를 확인하면 1개이다.
• 트랜잭션_2가 아이디가 2인 사용자 정보를 업데이트한다.
  • 트랜잭션_2에서 보이지 않는 데이터를 업데이트한 것이지만 정상적으로 수행된다.
• 트랜잭션_2가 테이블에 저장된 데이터 수를 확인하면 2개이다.

2. Transaction Isolation Level

트랜잭션 격리 수준(transaction isolation level)은 병렬 트랜잭션 시 특정 트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 변경하는 데이터를 언제부터 볼 수 있는지 허용하는 수준을 의미한다. 격리 수준을 통해 위에서 살펴본 문제들을 해결할 수 있다. 아래 예시들을 통해 자세히 알아보자.

먼저 미확정 읽기(read uncommitted)는 아직 커밋되지 않은 다른 트랜잭션의 변경 내용을 읽을 수 있는 격리 수준이다.

• 모든 트랜잭션은 다른 트랜잭션의 커밋 여부와 상관없이 변경되는 데이터를 확인할 수 있다.
• 데이터 정합성이 좋지 않은 격리 수준이므로 사용하지 않는다.
• 더티 리드, 비반복 읽기, 팬텀 리드 현상이 발생한다.

확정 읽기(read committed)는 각 트랜잭션은 다른 트랜잭션에서 커밋(완료)된 데이터만 읽을 수 있는 격리 수준이다.

• 각 트랜잭션은 다른 트랜잭션의 커밋 완료된 데이터만 확인할 수 있다.
• 주로 사용되는 격리 수준이다.
• 비반복 읽기, 팬텀 리드 현상이 발생한다.

반복 읽기(repeatable read)는 한 트랜잭션이 시작되면, 그 트랜잭션이 종료될 때까지 다른 트랜잭션에서 커밋한 데이터라도 읽을 수 없도록 보장하는 격리 수준이다.

• 한 트랜잭션이 시작되면 다른 트랜잭션에서 커밋 된 데이터가 있더라도 확인되지 않는다.
• 트랜잭션 별로 식별자를 주고 UNDO 영역의 데이터를 백업해둠으로써 트랜잭션의 일관성을 보장한다.
• 팬텀 리드 현상이 발생한다.

직렬화 가능(serializable)은 가장 높은 수준의 격리 수준이다.

• 레코드를 조회할 때 shared lock을 획득해야만 조회가 가능하다.
• 레코드를 수정할 때 exclusive lock을 획득해야만 변경이 가능하다.
• 한 트랜잭션에서 사용하는 데이터는 다른 트랜잭션에서 사용 불가능하다.
• 격리 수준에 따른 문제는 발생하지 않지만 동시성이 저하되는 문제가 발생한다.

3. Summary

각 격리 수준에 따라 발생할 수 있는 문제점들을 하나의 표로 정리하였다.

격리 수준	더티 리드	비반복 읽기	팬텀 리드
Read Uncommitted	O	O	O
Read Committed	X	O	O
Repeatable Read	X	X	O
Serializable	X	X	X

REFERENCE

• https://nesoy.github.io/articles/2019-05/Database-Transaction-isolation