트랜잭션과 무결성

트랜잭션

데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위.

데이터베이스에서 접근하는 방법은 쿼리이므로 여러 개의 쿼리를 하나로 묶는 단위를 말한다.

특징으로 원자성, 일관성, 독립성 지속성이 있으며 묶어서 ACID 특징이라고 한다.

 

원자성 (atomicity)

트랜잭션과 관련된 일이 모두 수행되었거나 되지 않았거나를 보장하는 특징

예를 들어 트랜잭션을 커밋했는데 문제가 발생하여 롤백하는 경우 그 이후에 모두 수행되지 않음을 보장하는 것을 말한다.

 

커밋(commit)과 롤백(rollback)

커밋은 여러 쿼리가 성공적으로 처리되었다고 확정하는 명령어이다. 트랜잭션 단위로 수행되며 변경된 내용이 모두 영구적으로 저장되는 것을 말한다.

롤백은 트랜잭션으로 처리한 하나의 묶음 과정을 일어나기 전으로 되돌리는 일을 말한다.

커밋과 롤백으로 인해 데이터의 무결성이 보장된다. 또한 데이터 변경 전에 변경 사항을 쉽게 확인할 수 있고 해당 작업을 그룹화할 수 있다.

 

트랜잭션 전파

트랜잭션을 수행할 때 커넥션 단위로 수행하는데 커넥션을 매번 넘기지 않고 여러 트랜잭션 관련 메서드의 호출을 하나의 트랜잭션에 묶이도록 하는 것을 트랜잭션 전파라고 한다.

@Transactional(readOnly = true)
@Service
public class MemberService {
  private final MemberRepository memberRepository;
  
  public MemberService(MemberRepository memberRepository) {
    this.memberRepository = memberRepository;
  }
}

위의 코드처럼 Spring 프레임워크에서는 @Transactional 애너테이션을 통해 여러 쿼리 관련 코드를 하나의 트랜잭션으로 처리한다.

 

일관성 (consistency)

허용된 방식으로만 데이터를 변경해야 하는 것을 의미한다.

데이터베이스에 기록된 모든 데이터는 여러 가지 조건, 규칙에 따라 유효함을 가져야 한다.

 

격리성 (isolation)

트랜잭션 수행 시 서로 끼어들 수 없다는 것을 의미한다.

복수의 병렬 트랜잭션은 서로 격리되어 순차적으로 실행되는 것 처럼 동작되어야 하고, 데이터베이스는 여러 사용자가 같은 데이터에 접근할 수 있어야 한다.

격리성은 여러 개의 격리 수준으로 나뉘어 격리성을 보장한다.

 

격리 수준

SERIALIZABLE, REPETABLE_READ, READ_COMMITTED, READ_UNCOMMITTED가 있고,
순서대로 격리성은 강한 순, 동시성은 약한 순이다.

• SERIALIZABLE
  트랜잭션을 순차적으로 진행시키는 것을 말한다. 여러 트랜잭션이 동시에 같은 행에 접근할 수 없다.
  매우 엄격한 수준으로 해당 행에 대해 격리시키고 이후 트랜잭션이 이 행에 대해 일어난다면 기다려야 한다.
  따라서 교착 상태가 일어날 확률도 많고 가장 성능이 떨어지는 격리 수준이다.
• REPETABLE_READ
  하나의 트랜잭션이 수정한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 없도록 막아주지만, 새로운 행을 추가하는 것은 막지 않는다.
  따라서 이후에 추가된 행이 발견될 수도 있다.
• READ_COMMITTED
  가장 많이 사용되는 격리 수준이다. 다른 트랜잭션이 커밋하지 않은 정보는 읽을 수 없다. 즉, 커밋이 완료된 데이터에 대해서만 조회를 허용한다.
  하지만 한 트랜잭션이 수정한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 있기 때문에 다시 읽을 때 다른 내용이 발견될 수도 있다.
• READ_UNCOMMITTED
  가장 낮은 격리 수준으로, 하나의 트랜잭션이 커밋되기 이전에 다른 트랜잭션에 노출되는 문제가 있지만 가장 빠르다.
  데이터 무결성을 위해 사용하지 않는 것이 이상적이지만 몇몇 행이 제대로 조회되지 않더라도 괜찮은 거대한 양의 데이터를 어림잡아 집계하는 데 사용하는 경우에 좋다.

 

격리 수준에 따라 발생하는 현상

• 팬텀 리드 (phantom read)
  한 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리를 보냈을 때 해당 조회 결과가 다른 경우를 말한다.
• 반복 가능하지 않은 조회 (non-repeatable read)
  한 트랜잭션 내의 같은 행에 두 번 이상 조회가 발생했는데 그 값이 다른 경우를 말한다.
  팬텀 리드와 다른 점은 반복 가능하지 않은 조회는 행 값이 달라질 수도 있는데, 팬텀 리드는 다른 행이 선택될 수도 있다는 것을 의미한다.
• 더티 리드 (dirty read)
  반복 가능하지 않은 조회와 유사하며 한 트랜잭션이 실행 중일 때 다른 트랜잭션에 의해 수정되었지만 아직 커밋되지 않은 행의 데이터를 읽을 수 있을 때 발생한다.

 

지속성 (durability)

성공적으로 수행된 트랜잭션은 영구 반영되어야 하는 것을 의미한다.

데이터베이스에 시스템 장애가 발생해도 원래 상태로 복구하는 회복 기능이 있어야 하고 데이터베이스는 이를 위해 체크섬, 저널링, 롤백 등의 기능을 제공한다.

체크섬
중복 검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법

저널링
파일 시스템 또는 데이터베이스 시스템에 변경 사항을 반영하기 전에 로깅하는 것, 트랜잭션 등 변경 사항에 대한 로그를 남기는 것

 

무결성

데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 유지하는 것을 말한다.

무결성이 유지되어야 데이터베이스에 저장된 값과 현실 세계의 실제 값이 일치하는지에 대한 신뢰가 생긴다.

 

무결성의 종류

• 개체 무결성 : 기본키로 선택된 필드는 빈 값을 허용하지 않는다.
• 참조 무결성 : 서로 참조 관계에 있는 두 테이블의 데이터는 항상 일관된 값을 유지해야 한다.
• 고유 무결성 : 특정 속성에 대해 고유한 값을 가지도록 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 모두 고유한 값을 가진다.
• NULL 무결성 : 특정 속성 값에 NULL이 올 수 없다는 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 NULL이 될 수 없다는 제약 조건.

 

Reference

• http://www.yes24.com/Product/Goods/108887922