DB 트랜잭션(Transaction)

트랜잭션이란?

데이터베이스를 일관된 상태로 조회/변경하기 위해 묶어서 실행하는 작업 단위

트랜잭션 안에서는 여러 SQL 문이 함께 실행될 수 있다.

SELECT: 데이터를 조회
INSERT, UPDATE, DELETE: 데이터를 변경

작업 단위 → 여러 SQL 명령문을 하나의 논리적 업무 단위로 묶는 것

예시) 사용자 A가 사용자 B에게 만원을 송금한다.

* 이때 DB 작업
- 1. 사용자 A의 계좌에서 만원을 차감한다 : UPDATE 문을 사용해 사용자 A의 잔고를 변경
- 2. 사용자 B의 계좌에 만원을 추가한다 : UPDATE 문을 사용해 사용자 B의 잔고를 변경

현재 작업 단위 : 출금 UPDATE문 + 입금 UPDATE문
→ 이를 통틀어 하나의 트랜잭션이라고 한다.
- 위 두 쿼리문 모두 성공적으로 완료되어야만 "하나의 작업(트랜잭션)"이 완료되는 것이다. `Commit`
- 작업 단위에 속하는 쿼리 중 하나라도 실패하면 모든 쿼리문을 취소하고 이전 상태로 돌려놓아야한다. `Rollback`

즉, 하나의 트랜잭션 설계를 잘 만드는 것이 데이터를 다룰 때 많은 이점을 가져다준다.

트랜잭션 특징

원자성(Atomicity)
트랜잭션이 DB에 모두 반영되거나, 혹은 전혀 반영되지 않아야 된다.
일관성(Consistency)
트랜잭션 전후에 데이터가 정의한 제약조건과 규칙을 만족해야 한다.
독립성(Isolation)
동시에 실행되는 트랜잭션은 서로의 중간 상태를 부적절하게 관찰하거나 덮어쓰지 않아야 한다.
지속성(Durability)
트랜잭션이 성공적으로 완료되었으면, 결과는 영구적으로 반영되어야 한다.

Commit

하나의 트랜잭션이 성공적으로 끝났고 DB가 일관성 있는 상태임을 확정하는 연산

Rollback

하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 트랜잭션 원자성이 깨진 경우

트랜잭션이 정상적으로 종료되지 않았을 때 마지막 일관된 상태(예: 트랜잭션 시작 전 상태)로 되돌릴 수 있다.

상황이 주어지면 DB 측면에서 어떻게 해결할 수 있을지 대답할 수 있어야 함

Transaction 관리를 위한 DBMS의 전략

이해를 위한 2가지 개념 : DBMS의 구조 / Buffer 관리 정책

DBMS의 구조

크게 2가지 : Query Processor (질의 처리기), Storage System (저장 시스템)
입출력 단위 : 고정 길이의 page 단위로 disk에 읽거나 쓴다.
저장 공간 : 비휘발성 저장 장치인 disk에 저장, 일부분을 Main Memory에 저장

Page Buffer Manager or Buffer Manager

DBMS의 Storage System에 속하는 모듈 중 하나로, Main Memory에 유지하는 페이지를 관리하는 모듈

Buffer 관리 정책에 따라 UNDO 복구와 REDO 복구의 필요성이 달라지므로, 트랜잭션 관리에서 매우 중요하다.

UNDO

필요한 이유 : 수정된 Page가 **Buffer 교체 알고리즘에 따라 트랜잭션 종료 전에도 디스크에 기록**될 수 있다. Buffer 교체는 **트랜잭션의 Commit/Rollback과 별개로 버퍼 상태에 따라 결정**된다. 이 때문에 비정상 종료된 트랜잭션이 남긴 변경을 되돌려야 하며, 이 복구를 UNDO라고 한다.

2개의 정책 (수정된 페이지를 디스크에 쓰는 시점으로 분류)
steal : 수정된 페이지를 언제든지 디스크에 쓸 수 있는 정책
- 대부분의 DBMS가 채택하는 Buffer 관리 정책
- UNDO logging과 복구를 필요로 함.
no-steal : 수정된 페이지를 EOT(End Of Transaction)까지 버퍼에 유지하는 정책
- UNDO 작업이 필요하지 않지만, 매우 큰 메모리 버퍼가 필요함.

REDO

이미 commit한 트랜잭션의 수정을 재반영하는 복구 작업

Buffer 관리 정책에 영향을 받음

트랜잭션 종료 시점에 해당 트랜잭션이 수정한 페이지를 디스크에 쓸 것인가를 기준으로 나눈다.

FORCE : 수정했던 모든 페이지를 commit 시점에 disk에 반영
트랜잭션이 commit 되었을 때 수정된 페이지가 disk에 반영되므로 REDO가 필요 없다.

NO-FORCE : commit 시점에 모든 수정 페이지를 반영하지 않는 정책
트랜잭션이 commit 되었더라도 수정 페이지가 아직 disk에 반영되지 않았을 수 있으므로 REDO 복구가 필요하다. 대부분의 DBMS는 steal + no-force 조합과 WAL(Write-Ahead Logging)을 사용한다.

현대 MVCC DBMS에서는 UNDO/버전 정보가 읽기 일관성에도 활용된다. 예를 들어 Oracle과 MySQL InnoDB는 이전 버전을 undo 기반으로 재구성하고, PostgreSQL은 tuple version 자체를 보관해 스냅샷을 만든다. 즉, 복구와 동시성 제어가 함께 연결되어 있다.

[참고사항]

링크

DB 트랜잭션(Transaction) ​

트랜잭션이란? ​

트랜잭션 특징 ​

Commit ​

Rollback ​

Transaction 관리를 위한 DBMS의 전략 ​

[참고사항] ​