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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
데이터베이스는 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.[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 커밋(Commit) 되거나 롤백(Rollback) 된다.
- 커밋 연산 : 하나의 트랜잭션에 대한 작업이 성공적으로 끝났고 데이터베이스가 다시 일관된 상태에 있을 때 이 트랜잭션이 행한 갱신 연산이 완료된 것을 트랜잭션 관리자에게 알려주는 연산이다.
- 롤백 연산 : 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. 롤백 시에는 해당 트랜잭션을 재시작하거나 폐기한다. [3]
가장 흔한 예로 계좌이체 작업이 있다. A라는 계좌에서 B계좌로 이체하는 작업은 A 계좌의 잔액을 읽어서 이체할 금액 차감이 가능하면 차감 후 잔액을 A계좌에 기록하고 B계좌에 이체 금액만큼 더하여 그 결과를 B계좌에 기록하면 모든 작업이 완료된다. 하지만 A계좌의 차감까지 진행된 상태에서 전원이 나가는 등의 장애로 B계좌에 더해진 금액이 기록되지 않으면 문제가 발생한다. 이러한 문제 발생을 막기 위해서는 위의 개별적인 작업들을 하나로 묶어 트랜잭샌으로 구성하게 된다.[4]
락의 종류
락(Lock)의 종류는 공유 잠금 모드, 독점 잠금 모드, 갱신 잠금 모드, 집중 잠금 모드가 있다.
공유 잠금
공유 잠금 모드(Shared Lock)는 데이터를 읽을 때 사용되는 락이다. 이런 공유 잠금은 공유 잠금끼리 동시에 접근이 가능하다. 즉, 하나의 데이터를 읽는 것은 여러 사용자가 동시에 할 수 있다. 하지만 공유 잠금이 설정된 데이터에 독점 잠금을 사용할 수는 없다.
독점 잠금
독점 잠금 모드(Exclusive Lock)는 데이터를 변경하고자 할 때 사용되며, 트랜잭션이 완료될 때까지 유지된다. 독점 잠금이 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]
갱신 잠금
공유 잠금과 독점 잠금이 서로 호환되지 않기 때문에 공유 잠금에서 독점 잠금으로 변환될 때 락 대기시간(Lock Wait)이 발생한다, 이 대기시간은 공유 잠금이 해제될 때까지의 시간을 의미하는데 이때 잠재적인 교착상태에 빠질 가능성이 생긴다. 예를 들어 업데이트(Update)를 위해 공유 잠금 모드에서 독점 잠금 모드로 변환하려고 하는데, 또 다른 트랜잭션이 업데이트를 위해 공유 잠금을 필요로 하는 경우, 공유 잠금을 해제하려는 트랜잭션과 필요로 하는 트랜잭션 사이에 교착 상태가 된다. 이런 교착 상태를 해결하기 위해서 사용되는 락이 갱신 잠금 모드(Update Lock)이다.
집중 잠금
집중 잠금 모드(Intent Lock)은 SQL서버에서 데이터베이스나 테이블 내의 일부 데이터 영역에 이미 공유 잠금이나 독점 잠금이 걸려 있다는 것을 다른 커넥션에게 알리기 위해서 사용한다.[5]
락의 설정 범위
락(Lock)의 설정 범위(Level)는 6가지가 있다.
- 데이터베이스 : 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.[6]
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 컴밋이나 롤백을 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
- ↑ 〈트랜잭션(Transaction)〉, 《devholic》
- ↑ 쁨쁨, 〈DB-Lock 의 종류와 호환성.〉, 《네이버블로그》, 2014-12-13
- ↑ 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
- 쁨쁨, 〈DB-Lock 의 종류와 호환성.〉, 《네이버블로그》, 2014-12-13
- 〈트랜잭션(Transaction)〉, 《devholic》
같이 보기
