[database] 트랜잭션

• 트랜잭션의 이해
  • 트랜잭션의 개념
    • 데이터베이스를 조작하기 위한 하나의 논리적 단위를 이루는 일련의 연산의 집합
    • 데이터베이스를 사용하여 처리하는 작업을 하나의 묶음으로 인식하여 묶음 단위로 실행되도록 정의한 개념
  • 트랜잭션의 특징
    • 다수의 연산으로 구성된 트랜잭션이 사용자에게 단일작업처럼 다뤄지도록 ACID 특징을 준수
    • ACID 특성
      • 원자성(atomicity) - 하나의 트랜잭션에 포함된 모든 연산은 완전히 수행되거나 전혀 수행되지 않음
      • 일관성(consistency) - 특정 트랜잭션이 수행되기 전과 후에 데이터베이스가 일관된 상태를 유지
      • 고립성(isolation) - 특정 트랜잭션이 데이터베이스를 갱신하는 동안 다른 트랜잭션에 의해 방해받지 않음
  • 트랜잭션 읽기와 쓰기
    • 트랜잭션의 두 연산
      • Read(X): 데이터베이스에서 데이터 X를 읽고, 트랜잭션이 실행되는 메모리의 변수 X에 값을 저장하는 연산
      • Write(X): 트랜잭션이 실행되는 메모리에 있는 변수 X의 값을 데이터베이스에 저장하는 연산
    • 계좌 A에서 B로 1000원을 이체하는 트랜잭션
      • Read(A)
      • A := A - 1000
      • Write(A)
      • B := B + 1000
      • Write(B)
    • 트랜잭션 실행의 연산
      • Commit: 트랜잭션 연산에 의해 갱신된 데이터 항목의 값을 데이터베이스에 반영시키고 지속성을 확보하는 연산
      • Rollback: 트랜잭션이 중단되기 이전까지 수행한 연산에 의해 갱신된 모든 데이터 항목의 값을 무효화하여 일관성을 확보하는 연산
  • 트랜잭션의 5가지 상태 변화
    • 동작
      • 트랜잭션이 시작을 준비 또는 실행 중인 상태
    • 부분커밋
      • 마지막 연산을 실행한 직후의 상태
    • 커밋
      • 모든 실행이 성공적으로 완료된 후의 상태
    • 실패
      • 실행이 정상적으로 진행될 수 없는 상태
    • 중단
      • 실행 실패로 롤백되고 시작 이전의 상태로 환원된 상태
• 트랜잭션의 동시성
  • 동시성 고려
    • DBMS는 다수의 사용자가 데이터베이스를 공용으로 사용하기 위한 목적으로 도입
    • 트랜잭션 동시 실행의 이점
      • 트랜잭션 처리율과 자원 이용률을 향상
      • 트랜잭션의 대기 시간을 감소
    • 다중 사용자 환경에서 트랜잭션의 동시 실행으로 데이터 갱신 시, 일관성 훼손 문제가 발생
    • 동시성 제어(concurrency control)
      • 다수의 트랜잭션이 성공적으로 동시에 실행되어도 일관성을 유지할 수 있도록 지원하는 기법
  • 적용 트랜잭션
    • 스케줄
      • 다수의 트랜잭션에 포함된 연산의 실행순서를 명시한이 것
    • 직렬 스케줄
      • 각 트랜잭션에 속한 모든 연산이 순차적으로 실행되는 스케줄
      • 직렬 가능 스케줄
        • 복수개의 트랜잭션이 동시에 수행된 결과가 직렬 스케줄의 결과와 동일한 스케줄
        • 직렬 가능 스케줄의 정의
          • 트랜잭션 간 연산 순서를 교환하여 트랜잭션을 직렬 스케줄과 동등하게 변환이 가능한 스케줄
          • 사용된 Read와 Write 연산 교환 시 상황에 따라 실행 결과에 일관성이 훼손되는 현상(충돌)이 발생
          • 연산 순서의 교환
      • 충돌 동등
        • 특정 스케줄 S에서 충돌이 일어나지 않는 연산의 순서를 바꿔 스케줄 S'으로 변환이 가능한 상태
      • 충돌 직렬성
        • 순서 교환이 가능한 연산을 교환하여 직렬 스케줄의 연산과 동등하게 변환이 가능한 스케줄
    • 병렬 스케줄
      • 하나의 트랜잭션이 완료되기 전에 다른 트랜잭션이 실행되는 스케줄
      • 병렬 스케줄의 순서로 연산을 수행할 경우 일관성의 훼손이 발생 가능
• 트랜잭션의 회복
  • 회복의 개념
    • 원자성을 보장하기 위해 트랜잭션 실패 시 실행된 모든 연산을 실행 이전 상태로 복원하는 기법
    • 회복 불가능한 스케줄
      • 커밋을하면 롤백은 불가능함
    • 회복 가능한 스케줄
      • Ti와 Tj에 대해, Tj가 기록한 데이터를 Tj가 읽을 때, Ti의 커밋이 Tj보다 먼저 나타나는 스케줄
      • 연쇄적 롤백 유발 가능
        • T7의 롤백으로 인하여 연쇄적으로 다른 트랜잭션도 롤백 되는 현상
  • 비연쇄적 스케줄
    • 연쇄적 롤백으로 발생할 수 있는 대량의 회복 연산을 방지하기 위해 연쇄적이지 않은 스케줄로 구성된 스케줄
    • Ti가 기록한 데이터를 읽을 때 Ti의 커밋이 Tj의 읽기 연산보다 먼저 나타나는 스케줄