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트랜잭션이란 데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위이며,
이에 대한 특징에는 원자성, 일관성, 독립성, 지속성이 있다.
원자성
all or nothing
- 원자성(atomicity)은 트랜잭션과 관련된 일이 모두 수행되었거나 되지 않았거나를 보장하는 특징이다. 예를 들어 트랜잭션을 커밋했는데, 문제가 발생하여 롤백하는 경우 기 이후에 모두 수행되지 않음을 보장하는 것을 의미한다.
- 커밋과 롤백
- 커밋(commit)은 여러 쿼리가 성공적으로 처리되었다고 확정하는 명령어이다. 트랜잭션 단위로 수행되면 변경된 내용이 모두 영구적으로 저장되는 것을 의미한다. 즉 "커밋이 수행 되었다"를 "하나의 트랜잭션이 성공적으로 수행되었다" 로 볼 수 있다.
- 롤백(rollback)은 트랜잭션으로 처리한 하나이 묶음 과정을 이어나기 전으로 돌리는 일(취소)를 의미한다.
- 트랜잭션 전파
- 트랜잭션을 수행할 때, 커넥션 단위로 수행하기 때문에 커넥션 객체를 넘겨서 수행해야한다. 하지만 이를 매번 넘겨주기가 어렵기도 하고 귀찮기도 하다. 이를 넘겨서 수행하지 않고 여러 트랜잭션 관련 메서드의 호출을 하나의 트랜잭션에 묶이도록 하는 것을 트랜잭션 전파라고 한다. (아래 이미지의 코드처럼 Spring 프레임워크에서는 @Transactional 애너테이션을 통해 여러 쿼리 관련 코드들을 하나의 트랜잭션으로 처리한다.)
일관성
- 일관성(consistency)은 '허용된 방식'으로만 데이터를 변경해야 하는 것을 의미한다. 데이터베이스에 기록된 모든 데이터는 여러 가지 조건 규칙에 따라 유효함을 가져야한다.
격리성
- 격리성(isolation)은 트랜잭션 수행 시 서로 끼어들지 못하는 것을 의미한다. 복수의 병렬 트랜잭션은 서로 격리되어 마치 순차적으로 실행되는 것처럼 작동되어야 하고, 데이터베이스는 여러 사용자가 같은 데이터에 접근할 수 있어햐 한다. 단순히 순차적으로 하게 된다면, 쉽게 되겠지만 성능이 나빠진다. 따라서 격리성은 여러 개의 격리 수준으로 나뉘어 격리성을 보장한다.
- 격리 수준은 SERIALIZABLE, REPEATABLE_READ, READ_COMMITTED, READ_UNCOMMITTED가 있으며 위로 갈수로 동시성이 강해지지만 격리성은 약해지고, 아래로 갈수로 동시성은 약해지고 격리성은 강해진다.
- 격리 수준에 따라 발생하는 현상
- 팬텀 리드(phantom read)는 한 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리를 보냈을 때 해당 조회 결과가 다른 경우를 의미한다.
- 반복 가능하지 않은 조회(non-repeatable read)는 한 트랜잭션 내의 같은 행에 두 번 이상 조회가 발생했는데, 그 값이 다른 경우를 의미한다. 팬텀리드와 다른 점은 반복 가능하지 않은 조회는 행 값이 달라질 수도 있는데, 팬텀 리드는 다른 행이 선택될 수도 있다는 것을 의미한다.
- 더티 리드(dirty read)는 반복 가능하지 않은 조회와 유사하며 한 트랜잭션이 실행 중일 때 다른 트랜잭션에 의해 수정되었지만 아직 '커밋되지 않은' 행의 데이터를 읽을 수 있을 때 발생한다.
- 격리 수준
- SERIALIZABLE은 말 그대로 트랜잭션을 순차적으로 진행시키는 것을 말한다. 여러 트랜잭션이 동시에 같은 행에 접근할 수 없다. 이 수준은 매우 엄격한 수준으로 해당 행에 대해 격리시키고, 이후 트랜잭션이 이 행에 대해 일어난다면 기다려야 한다. 그렇기 때문에 교착 상태가 일어날 확률도 많고 가장 성능이 떨어지는 격리 수준이다.
- REPEATABLE_READ은 하나의 트랜잭션이 수정한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 없도록 막아주지만 새로운 행을 추가하는 것은 막지 않는다. 따라서 이후에 추가된 행이 발견될 수도 있다.
- READ_COMMITTED은 가장 많이 사용되는 격리 수준이며 MySQL 8.0, PostgreSQL, SQL Server, 오라클에서 기본값으로 설정되어있다. READ_UNCOMMITTED와는 달리 다른 트랜잭션이 커밋하지 않은 정보는 읽을 수 없다. 즉, 커밋 완료된 데이터에 대해서만 조회를 허용한다. 하지만 어떤 트랜잭션이 접근한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 있다.
- READ_UNCOMMITTED는 가장 낮은 겨리 수준으로, 하나의 트랜잭션이 커밋되기 이전에 다른 트랜잭션에 노출되는 문제가 있지만 가장 빠르다. 이는 데이터 무결셩을 위해 되도록이면 사용하지 않는 것이 이상적이나, 몇몇 행이 제대로 조회되지 않더라도 괜찮은 거대한 양의 데이터를 '어림잡아' 집계하는 데에 사용하면 좋다.
지속성
- 지속성(durability)은 성공적으로 수행된 트랜잭션은 영원히 반영되어야 하는 것을 의미한다. 이는 데이터베이스에 시스템 장애가 발생해도 원래 상태로 복구하는 회복 기능이 있어야 함을 뜻하며, 데이테베이스는 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 반영(commit)핟기 전에 로깅하는 것, 트랜잭션 등 변경 사항에 대한 로그를 남기는 것
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