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락
락(Lock)이란 트랜잭션(Transaction) 처리의 순차성을 보장하기 위한 방법이다.
목차
개요
데이터베이스(DataBase)와 같은 시스템은 같은 데이터에 대해서 동시에 접근하는 경우가 생길 수밖에 없는데 이럴 경우 데이터가 오염될 수 있다. 그렇게 되지 않도록 데이터의 일관성과 무결성을 유지할 필요가 있는데 이런 경우에 DBMS(DataBase Management System)가 사용하는 공통적인 방법이 락(Lock)이다.[1]
데이터베이스
데이터베이스(DataBase, DB)는 여러 사람이 공유하여 사용할 목적으로 체계화해 통합, 관리하는 데이터의 집합이다. 여러 응용 시스템들의 통합된 정보들을 저장하여 운영할 수 있는 공용 데이터들의 묶음이다. 논리적으로 연관된 하나 이상의 자료의 모음으로 그 내용을 고도로 구조화함으로써 검색과 갱신의 효율화를 꾀한 것이다. 즉, 몇 개의 자료 파일을 조직적으로 통합하여 자료 항목의 중복을 없애고 자료를 구조화하여 기억 시켜 놓은 자료의 집합체라고 할 수 있다.
모델
실제적인 데이터베이스 구현을 위한 현재 몇몇 개념화된 논리적 데이터 모델이 있다.
- 관계 데이터 모델(relational data model) : 데이터 모델 중에서 가장 개념이 간단한 모델로 상대 수학적인 이론을 기반으로 한다. 데이터 모델을 개발하기 위해서는 테이블 관계로 묘사하는 이론적 모델 과정이 발생하는데 이를 개체관계 모델(entity relational model)이라고 한다. 이 관계 데이터베이스를 위한 설계 과정은 이론적으로 관계 수학에 기초한 실지 구현이라 보면 된다. 현실 세계는 객체 관계 다이어그램으로 표현되며, 개체와 그 관계는 각기 사각과 선으로 그려진다.
- SQL(Structured Query Language) :이 언어는 수학적 관계 대수와 관계 논리(relational calculus)에 기반을 두고 있다. 데이터 모델은 데이터를 조작하기 위한 연산 집합을 가져야 한다. 왜냐하면 그것은 데이터베이스 구조와 제약 조건을 정의하기 때문이다. 다시 말해, 관계 데이터 모델 연산 집합은 관계 대수로 표현되고, 그 연산은 사용자에게 여러 질의를 가능하게 한다.
장단점
데이터베이스의 장점으로는, 데이터를 공유하며 중복을 최소화하고 표준화가 가능하다. 또한 일관성, 무결성, 보안성을 유지하며 데이터 저장 공간도 절약된다. 하지만 데이터베이스의 단점으로는, 데이터베이스 전문가가 필요하고 많은 비용이 부담될 수 있다. 또한 시스템이 복잡하고 대용량 디스크로 엑세스가 집중되면 과부하도 발생할 수 있으며, 데이터 백업과 복구가 어렵다.[2]
트랜잭션
트랜잭션(Transaction)은 데이터베이스의 상태를 변환시키는 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위 또는 한꺼번에 모두 수행되어야 할 일련의 연산을 의미한다. 트랜잭션은 데이터베이스 시스템에서 병행 제어 및 회복 작업 시 처리되는 작업의 논리적 단위고, 사용자가 시스템에 대한 서비스 요구 시 시스템이 응답하기 위한 상태 변환 과정의 작업 단위이다.
- 원자성(Atomicity) : 트랜잭션의 연산은 데이터베이스에 모두 반영되는지 아니면 전혀 반영되지 않아야 하고, 트랜잭션 내의 모든 명령은 반드시 완벽히 수행되어야 한다. 모두가 완벽히 수행되지 않고 어느 하나라도 오류가 발생하면 트랜잭션 전부가 취소되어야 한다.
- 일관성(Consistency) : 트랜잭션이 그 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성 있는 데이터베이스 상태로 변환되고, 시스템이 가지고 있는 고정 요소는 트랜잭션 수행 전과 트랜잭션 수행 완료 후의 상태가 같아야 한다.
- 독립성, 격리성(Isolation) : 둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되는 경우 어느 하나의 트랜잭션 실행중에 다른 트랜잭션의 연산이 끼어들 수는 없다. 수행 중인 트랜잭션은 완전히 완료될 때까지 다른 트랜잭션에서 수행 결과를 참조할 수 없다.
- 연속성, 지속성(Durability) : 성공적으로 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템이 고장 나더라도 영구적으로 반영되어야 한다.
하나의 트랜잭션은 Commit 되거나 Rollback 된다.
- Commit연산 : 하나의 트랜잭션에 대한 작업이 성공적으로 끝났고 데이터베이스가 다시 일관된 상태에 있을 때 이 트랜잭션이 행한 갱신 연산이 완료된 것을 트랜잭션 관리자에게 알려주는 연산이다.
- Rollback연산 : 하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 데이터베이스의 일관성을 깨뜨렸을 때 이 트랜잭션의 일부가 정상적으로 처리되었더라도 트랜잭션의 원자성을 구현하기 위해 이 트랜잭션이 행한 모든 연산을 취소하는 연산이다. Rollback 시에는 해당 트랜잭션을 재시작하거나 폐기한다. [3]
락의 종류
락(Lock)의 종류는 공유락(Shared Lock)과 베타락(Exclusive Lock)이 있다. 공유락은 다른 말로 Read Lock이라고 불리며 베타락은 Write Lock이라고도 불린다.
공유락
공유락(Shared Lock)은 데이터를 읽을 때 사용되는 락이다. 이런 공유락은 공유락끼리는 동시에 접근이 가능하다. 즉, 하나의 데이터를 읽는 것은 여러 사용자가 동시에 할 수 있다. 하지만 공유락이 설정된 데이터에 베타락을 사용할 수는 없다.
베타락
베타락(Exclusive Lock)은 데이터를 변경하고자 할 때 사용되며, 트랜잭션이 완료될 때까지 유지된다. 베타락이 해제될 때 까지 다른 트랜잭션은 해당 리소스를 접근할 수 없다. 또한 해당 락은 다른 트랜잭션이 수행되고 있는 데이터에 대해서는 접근하여 함께 락을 설정할 수 없다.[1]
락의 설정 범위
락(Lock)의 설정 범위(Level)는 6가지가 있다.
- 데이터베이스(DataBase) : 전체 데이터베이스를 기준으로 락이 걸린다. 1개의 세션이 하나의 데이터베이스의 데이터에 접근할 수 있다. DB 전체에 영향이 있는 DB 업데이트와 같은 작업에서만 사용한다.
- 파일 : 데이터베이스 파일을 기준으로 락이 걸린다. 데이터베이스에서 파일이란, 테이블 등과 같이 실제 데이터가 쓰이는 물리적인 저장소를 뜻한다. 파일 전체를 백업할 때 사용한다.
- 테이블(Table) : 테이블 기준으로 락이 걸린다. 전체 테이블에 대한 데이터 변경이 있으면 사용한다. 테이블을 제어하는 DDL 구문을 사용할 때 락이 걸린다고 'DDL Lock' 이라고도 한다.
- 페이지와 블럭 : 파일을 구성하는 페이지와 블록을 기준으로 락이 걸린다.
- 컬럼(Column) : 컬럼 기준으로 락이 걸린다. 다만 락 설정 및 해제 시 리소스가 많이 든다. 그래서 잘 사용하지 않는다.
- 행(Row) : 행 수준의 락을 건다. 가장 많이 사용되는 락이다.[4]
블로킹
블로킹(Blocking)은 락 간의 결합이라고 볼 수 있다. 즉, 특정 트랜잭션이 끝나지 않아 락이 걸린 상태로 멈춰있는 상태를 의미한다. 베타락-베타락 이나 공유락-베타락 끼리 블로킹이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해서는 트랜잭션 Commit이나 Rollback을 사용해야 한다.
DB를 사용하는 프로그래밍을 진행하면서 몇 가지 주의사항이 있다.
- 한 트랜잭션의 길이를 너무 길게 하는 것은 경합의 확률을 올린다.
- 처음부터 설계할 때 같은 데이터를 갱신하는 트랜잭션이 동시에 수행되지 않도록 해야 한다.
- 트랜잭션 격리성 수준을 불필요하게 상향 조정하지 않는다.
- 쿼리를 오랜 시간 잡아두지 않도록 적절한 튜닝을 진행한다.
이 외에 DBMS에 따라서 락 대기 시간 등을 설정할 수 있다.[1]
교착상태
교착상태(DeadLock)는 두 트랜잭션이 각각 락을 성정하고 다음 서로의 락에 접근하여 값을 얻어오려고 할 때 이미 각각의 트랜잭션에 의해 락이 설정되어 있기 때문에 양쪽 트랜잭션 모두 영원히 처리되지 않게 되는 상태를 말한다. 상대방 락이 끝나야 원하는 데이터를 가져오는데 바라보고 있는 서로의 락이 같은 상태가 되다 보니 영원히 끝나지 않는 상황이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 접근 순서를 동일하게 하는 것이 중요함으로, 접근 순서 규칙을 정해야 한다. 교착상태를 해결하려면 둘 중 하나의 트랜잭션을 강제로 종료해야 한다. [1]
각주
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 차곡차곡 사바라다, 〈(데이터베이스) Lock에 대해서 알아보자 - 기본편〉, 《티스토리》, 2020-10-29
- ↑ 〈데이터베이스〉, 《위키백과》
- ↑ 코딩팩토리, 〈(DB기초) 트랜잭션이란 무엇인가?〉, 《티스토리》, 2018-08-20
- ↑ 평범한 개발자 센트빈, 〈(개발자 면접) Database Lock 종류 및 기능〉, 《티스토리》, 2021-01-25
참고자료
- 차곡차곡 사바라다, 〈(데이터베이스) Lock에 대해서 알아보자 - 기본편〉, 《티스토리》, 2020-10-29
- 〈데이터베이스〉, 《위키백과》
- 코딩팩토리, 〈(DB기초) 트랜잭션이란 무엇인가?〉, 《티스토리》, 2018-08-20
- 평범한 개발자 센트빈, 〈(개발자 면접) Database Lock 종류 및 기능〉, 《티스토리》, 2021-01-25
같이 보기
