[Database] 트랜잭션과 ACID

트랜잭션

트랜잭션이란 DBMS가 데이터베이스를 다룰 때 사용하는 작업(프로그램)의 단위이다. 

데이터베이스에서 데이터를 다룰 때 장애가 일어나는 경우가 있는데, 이때 데이터를 복구하는 작업의 단위가 된다. 또, 여러 작업이 한번에 같은 데이터를 조작해서 문제가 생길 때가 있는데, 이 작업들을 서로 분리해주는 단위가 된다. 

 

트랜잭션은 전체가 수행되거나 또는 전혀 수행되지 않아야 한다. 

예를 들어, A가 B에게 10000원을 이체하는 경우는 다음과 같이 동작한다.

START TRANSACTION
    1. A에서 10000원을 인출하는 SQL UPDATE문
    2. B에서 10000원을 입금하는 SQL UPDATE문
COMMIT

 

이때, COMMIT은 트랜잭션의 종료를 알리는 SQL문이다. 

위 상황을 더 자세히 기록하면 다음과 같다. 

START TRANSACTION
    1. A의 계좌 잔액을 읽어온다
    2. B의 계좌 잔액을 읽어온다
    3. A의 계좌에서 10000원을 빼는 SQL UPDATE문
    4. B의 계좌에서 10000원을 더하는 SQL UPDATE문

COMMIT  //부분 완료 

5. A 계좌 잔액을 데이터베이스에 기록
6. B 계좌 잔액을 데이터베이스에 기록

 

DBMS가 동시에 많은 트랜잭션을 수행할 때, 각각의 트랜잭션이 하드디스크에 개별 접근하는 것을 피하고, 사용자에게 더욱 빠르게 응답하기 위해서 위와 같이 commit으로 임시로 종류를 선언한  후, 5,6번이 진행되어 데이터베이스에 기록을 수행한다. 

 

트랜잭션 수행 과정

시작 -> 수행 (1~4) -> 부분완료 (COMMIT) -> 버퍼 내용 기록 (5~6) -> 완료

 

트랜잭션의 성질 ACID

 

Atomicity 원자성

트랜잭션에 포함된 작업은 원자처럼 더 이상 쪼개지지 않는 하나의 프로그램 단위로 동작해야 한다. 즉, 트랜잭션에 포함된 작업은 전부 수행되거나, 전부 수행되지 않아야 한다. 

 

이를 지키기 위해서 SQL에서는 트랜잭션의 시작 (START TRANSATCTION) 과 끝 (COMMIT) 을 표기하고, 장애가 생겼을 때 회복 알고리즘을 통해 내용을 취소 (ROLLBACK)하고 특정 지점을 저장해 트랜잭션 중간 지점에 수정내용을 반영하는 포인트를 만들기도 한다. (SAVE)

 

표준 명령어	문법	설명
START TRANSACTION	SET TRANSACTION	트랜잭션의 시작
COMMIT	COMMIT	트랜잭션의 종료
ROLLBACK	ROLLBACK TO <savepoint>	트랜잭션을 전체 혹은 <savepoint>까지 무효화시킴
SAVE	SAVEPOINT <identifier>	<savepoint>를 만듦

 

DBMS는 원자성을 유지하기 위해 회복(복구) 관리자 프로그램을 작동시킨다.

 

Consistency 일관성

트랜잭션을 수행하기 전이나 수행한 후나 데이터베이스는 항상 일관된 상태를 유지해야 한다. 

 

A계좌 + B 계좌 = 20만원         =>  트랜잭션 수행   =>       A계좌 + B 계좌 = 20만원

 

DBMS는 일관성을 유지하도록 동시성 알고리즘을 사용한다. 

Isolation 고립성

수행 중인 트랜잭션에 다른 트랜잭션이 끼어들어 변경 중인 데이터 값을 훼손하는 일은 없어야 한다.

 

동시에 수행되는 트랜잭션이 같은 데이터를 가지고 충돌하지 않도록 제어하는 작업이 동시성 제어(concurrency control)이다.  또, 동시성 제어보다 완화된 방법으로 트랜잭션 고립 수준을 설정하여 트랜잭션의 상호 간섭을 완화시키는 방법도 있다. 

Durability 지속성

수행을 성공적으로 완료한 트랜잭션은 변경한 데이터를 영구히 저장해야 한다. 

 

DBMS는 지속성을 위해 복구 시스템을 사용하는데, 로그 파일을 남겨서 복구 작업을 수행하는 등의 작업을 한다.