락의 종류
비관적락(perssimistic)
특징
비관적 락이란 DB 단에서 X-Lock(쓰기 락)을 설정해서 동시성을 제어하는 방법이다. 비관적 락을 설정하면 다른 트랙잭션은 Block이 되고 커밋될 때 까지 대기하게 된다. 이로 인해서 동시성을 제어해서 데이터의 무결성을 보장할 수 있다. 비관적락을 사용할 경우 2개 이상의 트랜잭션이 서로가 가진 락을 대기하면서 데드락이 발생할 수 있으며 타임아웃을 설정해서 트랜잭션을 롤백하고 다시 시도할 수 있다.
장점
- 데이터베이스에 락을 걸어 처리하므로 동시성 충돌을 완전히 방지할 수 있다.
- 트랜잭션에서 충돌 처리가 간단하다.
단점
- 데이터베이스 자체에 락을 거므로 성능이 떨어질 수 있다.
- 데드락이 발생할 수 있다.
- 트랜잭션이 길어질 수록 효율성이 떨어진다.
사용 예시
- 계좌의 잔액과 같은 민감한 금융시스템에서 사용을 한다.
낙관적락(optimistic)
특징
낙관적 락은 DB 단에서 실제 Lock을 설정하지 않고 애플리케이션 단에서 락을 처리한다.
Version을 관리하는 컬럼을 테이블에 추가해서 데이터 수정 할 때 마다 맞는 버전의 데이터를 수정하는 지 판단하는 방식이다.
장점
- 실제로 DB에 락을 걸지 않기 때문에 성능이 좋다.
- 락을 걸지 않으므로 데드락도 발생하지 않는다.
단점
- 낙관적 락도 어플리케이션 레벨에서 롤백 로직을 처리 하므로 Scale-out에 취약할 수 있다.
- 먼저 신청을 했어도 롤백으로 인해서 뒤로 가는 경우가 있을 수 있어서 순서가 고정되지 않을 수 있다.
- 충돌이 많이 발생하면 성능이 떨어질 수 있다.
사용 예시
- 상품 재고와 같이 자주 읽히지만 동시에 수정되는 경우가 드문 경우에서 사용을 한다.
비교 및 선택 기준
낙관적락은 충돌 가능성이 낮고 읽기 작업이 많은 환경에서 적합하고 성능적 이점이 크다. 하지만 비관적락은 충돌 가능성이 높고 데이터의 일관성이 중요한 경우에 사용이 된다.
락의 유형
읽기(공유) 락(S-Lock)
특징
읽기 작업을 위한 잠금이다. 여러 트랜잭션이 동시에 작업을 수행할 수 있으나 동시에 쓰기 작업은 수행할 수 없다.
읽는 동안 수정이 되지 않도록 하는 것이다.
쓰기(베타) 락(X-Lock)
특징
쓰기 작업을 위한 잠금으로 읽기 작업과 쓰기 작업이 모두 잠기게 된다.
쓰는 동안 수정이 되지 않도록 하는 것이다.
트랜잭션 레벨
READ UNCOMMITTED
고립 수준이 가장 낮은 단계이다.
트랜잭션은 자신이 접근하는 데이터에 대해서 아무런 S-Lock을 걸지 않는다.
s-lock을 걸지 않고x-lock은 건다.
READ COMMITTED
트랜잭션은 자신이 데이터를 읽는 동안에는 s-lock을 건다.
하지만 트랜잭션이 끝나기 전에 해지가 가능하므로 non-reapeatable read 현상이 발생할 수 있다.
s-lock을 걸긴 하지만 select문이 끝나면 바로 해지한다.x-lock은 건다.
REPEATABLE READ
트랜잭션이 접근한 데이터에 대해서 s-lock 및 x-lock을 트랜잭션이 종료할 때 까지 유지하는 단계이다.
하지만 다른 트랜잭션으로 부터 INSERT문을 허용하게 됨으로써 phantom read문제가 발생한다.
s-lock을 걸고 트랜잭션 끝까지 유지한다.x-lock은 건다.
SERIALIZABLE
격리 수준이 가장 높은 단계로 트랜잭션이 완전히 독립적으로 수행 된다.
인덱스에 s-lock을 설정함으로써 다른 트랜잭션의 INSERT문이 금지된다.
s-lock을 걸고 트랜잭션 끝까지 유지한다.x-lock은 건다.
트랜잭션 과정 중에 발생할 수 있는 문제
Dirty Read
READ UNCOMMITTED레벨에서 발생할 수 있는 문제로 커밋되지 않은 데이터를 읽을 수 있는 문제가 있다.
sequenceDiagram
participant T1 as 트랜잭션 1
participant DB as 데이터베이스
participant T2 as 트랜잭션 2
Note right of T1: 초기값: quantity = 100
T1->>DB: START TRANSACTION
T1->>DB: UPDATE coupon SET quantity = 99
Note over T1: 아직 커밋되지 않은 변경<br/>(Dirty Data 생성)
T2->>DB: START TRANSACTION
T2->>DB: SELECT quantity FROM coupon
Note over DB: 커밋되지 않은 99 반환
T2->>T2: 읽은 값 99를 기반으로 작업 수행
T1->>DB: ROLLBACK
Note over DB: quantity = 100으로 복구
T2->>DB: COMMIT
Note left of T2: Dirty Read로 인해<br>잘못된 데이터 기준 처리 발생!
Non-Repeatable Read
READ COMMITTED레벨에서 발생할 수 있는 문제로 동일 트랜잭션에서 읽기 작업이 두 번 이상하게 되는 경우 다른 데이터를 읽게 되는 문제를 의미하게 된다.
sequenceDiagram
participant T1 as 트랜잭션 1
participant DB as 데이터베이스
participant T2 as 트랜잭션 2
Note left of DB: 초기값: quantity = 100
T1->>DB: START TRANSACTION
T1->>DB: SELECT quantity FROM coupon
DB-->>T1: quantity = 100
T2->>DB: START TRANSACTION
T2->>DB: SELECT quantity FROM coupon
DB-->>T2: quantity = 100
T2->>DB: UPDATE coupon SET quantity = 99
T2->>DB: COMMIT
Note over DB: quantity = 99 (영구 반영)
T1->>DB: SELECT quantity FROM coupon
DB-->>T1: quantity = 99
Note over T1: 동일 트랜잭션 내에서<br>같은 데이터 조회 시 값 변경됨!
T1->>DB: COMMIT
Phantom Read
REPEATABLE READ레벨에서 발생할 수 있는 문제로 하나의 트랜잭션에서 두 번의 READ를 할 때 나오는 ROW의 수가 중간의 커밋으로 인해서 변경되는 것을 의미하게 된다.
sequenceDiagram
participant T1 as 트랜잭션 1
participant DB as 데이터베이스
participant T2 as 트랜잭션 2
Note left of DB: 초기 데이터: 상품 1~2번
T1->>DB: START TRANSACTION
T1->>DB: SELECT * FROM products WHERE quantity > 0
DB-->>T1: [상품1, 상품2]
T2->>DB: START TRANSACTION
T2->>DB: INSERT INTO products VALUES (3, 10)
T2->>DB: COMMIT
Note over DB: 신규 상품3 추가 완료
T1->>DB: SELECT * FROM products WHERE quantity > 0
DB-->>T1: [상품1, 상품2, 상품3]
Note over T1: 범위 쿼리 재실행 시<br>새로운 레코드 발견!
T1->>DB: COMMIT