[데이터베이스] #12 트랜잭션

트랜잭션의 이해

• 데이터 동시 접근의 문제
  • 동일 데이터에 다수 사용자의 접근 허용 시 일관성이 훼손
  • 이런 형태의 문제점을 해결하기 위해 DBMS는 트랜잭션이라는 개념을 도입

트랜잭션의 개념

• 데이터베이스를 조작하기 위한 하나의 논리적 단위를 이루는 일련의 연산의 집합
• 데이터베이스를 사용하여 처리하는 작업을 하나의 묶음으로 인식하여 묶음 단위로 실행되도록 정의한 개념

트랜잭션의 특징

• ACID 특징
  • 원자성(atomcity)
    • 깨지지 않는 물질을 원자라고 얘기하듯이 즉 하나 하나의 트랜잭션은 절대로 깨지지 않는다
    • 중간까지만 처리되고 트랜잭션의 끝이 나는 경우는 절대로 발생되지 않는다
    • All or Nothing : 실행되려면 다 되야하고, 실행되지 않으면 하나도 실행되지 않아야 하는 것
  • 일관성(consistency)
    • 트랜잭션은 DBMS에 수정을 가함 > 하나의 트랜잭션 시작 > DBMS는 일순간 일관성 훼손 > 모든 연산이 처리되고 나서 한 트랜잭션이 끝나게 되면 다시 일관성이 원복/유지된 형태로 다시 복원된다
    • 트랜잭션이 실행되고 나서 끝난 이후에는 실행되기 전과 동일하게 일관성이 유지된 상태여야 한다
      • A계좌에서 B계좌로 이체하기 전의 둘의 합과 이체하고 난 후의 A+B의 합이 같아야 한다.
  • 고립성(isolation)
    • 하나의 트랜잭션은 자기 혼자만 DBMS에서 처리되는 것처럼 그 실행이 유지되어야한다 
    • 하나의 트랜잭션은 다른 트랜잭션에 대해서 절대로 방해받지 않는다
  • 지속성(durability)
    • 하나의 트랜잭션이 끝나고 난 그 처리 결과에 대한 데이터는 앞으로 향후에 DBMS 시스템에 어떤 문제가 생긴다하더라도 그 결과는 영구적으로 지속된다

트랜잭션 읽기와 쓰기

• 트랜잭션의 두 연산
  • Read(X) : 데이터베이스에서 데이터 X를 읽고, 트랜잭션이 실행되는 메모리 변수 X에 값을 저장하는 연산
  • Write(X) : 트랜잭션이 실행되는 메모리에 있는 변수 X의 값을 데이터베이스에 저장하는 연산

계좌 A에서 B로 1,000원을 이체하는 트랜잭션 예시
A = 10,000
B = 20,000

Read(A) // 10000
A := A - 1000 // a값에서 1000원을 빼서 a에 저장 > A = 9000
Write(A) // 9000
Read(B) // 20000
B := B + 1000 // B값에서 1000원을 더해서 B에 저장 > B = 21000
Write(B) // 21000

• 트랜잭션 실행의 연산
  
  • COMMIT : 트랜잭션 연산에 의해 갱신된 데이터 항목의 값을 데이터베이스에 반영시키고 지속성 확보하는 연산
  • ROLLBACK : 트랜잭션이 중단되기 이전까지 수행한 연산에 의해 갱신된 모든 데이터 항목의 값을 무효화하여 일관성을 확보하는 연산
• 트랜잭션의 5가지 상태 변화
  • 동작 : 트랜잭션이 시작을 준비 또는 실행중인 상태
  • 부분 커밋 : 마지막 연산을 실행한 직후의 상태
  • 커밋 : 모든 실행이 성공적으로 완료된 후의 상태
  • 실패 : 실행이 정상적으로 진행될 수 없는 상태
  • 중단 : 실행 실패로 롤백되고 시작 이전의 상태로 환원된 상태

 

트랜잭션의 동시성

동시성을 고려하는 이유

• DBMS는 다수의 사용자가 데이터베이스를 공용으로 사용하기 위한 목적으로 도입 > 동시에 여러 작업을 해야함
• 시간이 오래 걸린다는 단점이 있음
• 트랜잭션 동시 실행의 이점
  • 처리율을 높이고 자원 이용률을 향상
  • 트랜잭션의 대기 시간을 감소
• 일관성 훼손 문제가 발생 > 동시성 제어
  • 다수의 트랜잭션이 성공적으로 동시에 실행되어도 일관성을 유지할 수 있도록 함
• 적용 트랜잭션
  • 스케줄(schedule)
    • 다수의 트랜잭션에 포함된 연산의 실행 순서를 명시한 것
    • 직렬 스케줄 > 각 트랜잭션에 속한 모든 연산이 순차적으로 실행되는 스케줄
    • 병렬 스케줄
      • 두 개 이상의 명령이 뒤섞여서 나타나는 형태
      • 비순차적으로 실행되는 스케줄
      • 하나의 트랜잭션이 완료되기 전에 다른 트랜잭션이 실행되는 스케줄
      • 종종 일관성의 훼손이 발생 가능
    • 직렬 가능 스케줄
      • 트랜잭션 간 연산 순서를 교환하여 트랜잭션을 직렬 스케줄과 동등하게 변환이 가능한 스케줄
      • Read와 Write 연산 교환 시 상황에 따라 실행 결과에 일관성이 훼손되는 현상 = 충돌이 발생
      • 연산 순서의 교환
      • 충돌 동등
        • 연산의 순서를 교환해서 만들었을 때 결과는 교환 이전과 동일할 때 > 충돌 동등이라고 얘기한다 
        • 동일한 데이터를 읽고 있는데 Write이 하나라도 껴있으면 순서를 교환하면 이건 작업 처리 결과에 충돌을 일으킨다 > 같은 데이터를 교환할 때 충돌
        • 서로 다른 데이터에 대한 읽고 쓰기는 교환을 해도 아무 문제가 없다
      • 충돌 직렬성
        • 순서 교환이 가능한 연산을 교환하여 직렬 스케줄의 연산과 동등하게 변환이 가능한 스케줄

 

트랜잭션의 회복

회복의 개념

• 원자성을 보장하기 위해 트랜잭션 실패 시 실행된 모든 연산을 실행 이전 상태로 복원하는 기법
• 회복 가능한 스케줄
  • Ti와 Tj에 대해, Ti가 기록한 데이터를 Tj가 읽을 때, Ti의 커밋이 Tj보다 먼저 나타나는 스케줄
  • 연쇄적 롤백 유발 가능
• 비연쇄적 스케줄
  • 연쇄적 롤백으로 발생할 수 있는 대량의 회복 연산을 방지하기 위해 연쇄적이지 않은 스케줄로 구성된 스케줄
  • Ti가 기록한 데이터를 읽을 때 Ti의 커밋이 Tj의 읽기 연산보다 먼저 나타나는 스케줄
  • 회복 가능하면서도 연쇄적 롤백을 일으키지 않는 형태의 스케줄