[DB] 🔀 데이터베이스의 트랜잭션 격리 수준(Isolation level)

트랜잭션의 격리수준과 동시성 이슈 면접 질문에 답변하기 위해 정리하며 작성했습니다.

 

트랜잭션이란

A가 B에게 송금을 했다. B가 송금을 받는 중 문제가 생긴다면 A의 송금 요청이 취소되어야 할 것이다.

한꺼번에 수행되어야 하는 작업의 단위이다.

데이터의 일관성을 유지하면서 안정적으로 데이터를 복구하기 위한 목적을 가진다.

 

트랜잭션 ACID 성질 중

격리성(Isolation) := 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로 영향을 미치지 않도록 다른 트랜잭션 연산에 끼어들 수 없음

 

격리 수준이 높아지게 되면 동시에 처리되는 트랜잭션을 차례대로 실행을 하는 것은 동시성 성능이 매우 떨어지게 되므로 각 DBMS에서는 Isolation 성질을 트랜잭션 격리 수준을 이용해서 적용해야 한다.

 

 

 

트랜잭션 격리 수준

ANSI 표준은 트랜잭션의 격리 수준을 4단계로 나누어 정의한다.

어떻게 트랜잭션 접근을 제어할 지에 대한 설정을 할 수 있다.

Default	사용하는 DB 드라이버의 디폴트 설정을 따른다. 대부분 READ_COMMITED를 기본 격리수준으로 설정한다.
READ_UNCOMMITED	가장 낮은 격리 수준 트랜잭션이 커밋되기 전에 그 변화가 다른 트랜잭션에 그대로 노출된다. 하지만 속도가 빠르기 떄문에 데이터의 일관성이 떨어지더라도, 성능 극대화를 위해 의도적으로 사용하기도 한다.
READ_COMMITED	트랜잭션이 커밋하지 않은 정보는 읽을 수 없다. 하지만 트랜잭션이 읽은 로우를 다른 트랜잭션에서 수정 할 수 있기에 트랜잭션이 같은 로우를 읽었어도 시간에 따라서 다른 내용이 발견될 수 있다.
REPEATABLE_READ	트랜잭션이 읽은 로우를 다른 트랜잭션에서 수정되는 것을 막아준다. 하지만 새로운 로우를 추가하는 것은 제한하지 않는다.
SERIALIZABLE	가장 강력한 트랜잭션 격리 수준 여러 트랜잭션이 동시에 같은 테이블 로우에 액세스하지 못하게 한다. 가장 안전하지만 가장 성능이 떨어진다.

동시성 <-> 일관성

동시성이 낮아짐에 따라 일관성이 확보 되는 반비례 특징을 보인다.

격리 수준과 부정합 현상 관계

격리 단계를 거치면서 부정합 현상이 해결된다. (그렇지만 동시성이 낮아지게 된다.)

 

 

 

 

📌 READ_UNCOMMITTED

커밋되지 않은 데이터에 대한 읽기 허용

⚠️ Dirty read 발생

A에서 작성한 데이터를 B에서 조회했는데, A에 문제가 생겨 롤백 된다면 해당 데이터를 조회한 B는 잘못된 값을 읽게 된다.

이를 Dirty read 부정합 현상이 발생했다고 한다.

 

 

 

 

📌 READ_COMMITTED

커밋되지 않은 정보는 읽기 불가

👉 undo영역에서 데이터를 가져와 해결

커밋되지 않은 데이터를 읽지 않고 이전의 데이터가 있는 undo 영역에 접근해 값을 조회한다.

Dirty read 현상이 해결된다.

 

⚠️ Non-repeatable read 발생

그렇지만 커밋되기 전과 커밋된 후의 조회 결과가 달라지기에 멱등성이 위배된다.

이를 Non-repeatable read 부정합 현상이 발생했다고 한다.

* 멱등성 := 연산을 여러 번 적용하더라도 결과가 달라지지 않는 성질

 

 

 

 

📌 REPEATABLE_READ

Transaction ID 값을 부여

👉 Transaction ID를 두어 해결

Transaction ID를 부여해 보다 낮은 ID에 해당하는 데이터만 읽기를 허용한다.

트랜잭션이 읽은 로우를 다른 트랜잭션에서 수정되는 것을 막아준다.

Non-repeatable read 현상이 해결된다.

 

⚠️ Phantom read 발생

새로운 로우 추가(Insert)에 대한 제한이 없다.

Insert 후에는 조회 결과가 달라지기에 멱등성이 위배된다.

이를 Phantom read 부정합 현상이 발생했다고 한다.

 

 

 

 

📌 SERIALIZABLE (직렬화)

트랜잭션 수행이 끝나야 다른 트랜잭션이 해당 데이터에 접근 가능하다.

여러 트랜잭션이 동시에 같은 테이블 로우에 액세스하지 못 한다.

Phantom read 현상이 해결된다.
가장 안전하지만 동시성이 떨어지기에 가장 성능이 떨어진다.

 

 

 

+) Spring에서의 @Transactional 어노테이션 옵션 설정

Spring에서 제공하는 @Transactional 어노테이션의 옵션으로도 설정 가능하다.

 

 

참고

Spring transaction isolation level

트랜잭션의 격리 수준(isolation Level)이란?