트랜잭션 격리 수준

트랜잭션 격리 수준이란?

DB에서 트랜잭션이란 특정 작업을 위한 DB 연산들의 모임으로, 하나의 작업 단위이다.

트랜잭션은 ACID로 불리는 4가지 특징을 갖는다. 다만 이를 완벽하게 지키기 위해서는 트랜잭션들이 완전히 격리되어야 하는데, 이 과정에서 DB의 동시성이 과도하게 희생되기 때문에 성능의 저하로 이어질 수 있다. 

그렇다고 트랜잭션 간 격리를 포기해버리면 DB의 무결성, 일관성 측면에서 많은 문제들이 발생할 수 있다.

따라서, DB의 일관성과 성능을 모두 고려하여 트랜잭션 간 격리되는 정도를 적절히 유지하는 것이 중요하다. 

이를 트랜잭션의 격리 수준(Isolation Level)이라고 한다.

 

 

격리 수준을 고려하지 않으면 발생하는 문제

1. Dirty Read

Dirty Read란 트랜잭션이 아직 DB 상에 커밋되지 않은 변경 사항을 읽어오는 것을 의미한다. 

트랜잭션 A가 id 값을 1로 갖는 신규 데이터를 WRITE하고 있다고 가정하자. (커밋은 아직 이루어지지 않음.) 이 때 트랜잭션 B에서 READ 연산을 통해 이를 읽어오는 것이 Dirty Read 이다. 

이 것이 문제가 될 수 있는 지점은, 만약 트랜잭션 A가 모종의 이유로 롤백되기라도 한다면 결론적으로 트랜잭션 B는 DB에 존재하지 않는 데이터를 읽었다는 것이다.

이는 DB의 일관성에 치명적인 문제점으로 작용한다.

 

2. Non-Repeatable Read

Non-Repeatable Read는 특정 트랜잭션에서 동일한 READ 연산을 반복적으로 수행했을 때 READ 결과가 달라지는 것을 의미한다. 

트랜잭션 A가 이미 존재하는 id = 1 데이터에 대해 반복적으로 READ 작업을 수행하고, 트랜잭션 B가 이미 존재하는 id = 1 데이터에 대해 UPDATE 연산을 수행한다고 가정하자. 이 때 트랜잭션 B는 트랜잭션 A의 중간에 발생하고 수정과 동시에 커밋이 이루어졌다고 가정하자. 이러한 상황에서 트랜잭션 A는 초기에는 수정되지 않은 데이터를 읽지만, 트랜잭션 B가 수행된 이후에는 수정된 데이터를 읽게 된다. 

이는 결국 동일 트랜잭션에서 수행된 동일 쿼리의 결과가 달라지는 것이기 때문에, DB 연산의 일관성을 해한다.

 

3. Phantom Read

Phantom Read는 특정 트랜잭션에서 동일한 READ 연산을 반복적으로 수행했을 때 그 결과가 달라지는 것을 의미한다.

트랜잭션 A가 특정 테이블의 row의 수에 대한 반복적인 READ 작업을 수행하고, 트랜잭션 B가 해당 테이블에 새로운 데이터를 삽입, 혹은 삭제 연산을 수행한다고 가정하자. 이 때 트랜잭션 A가 트랜잭션 B보다 먼저 시작되고, 나중에 끝난다고 할 때 트랜잭션 A의 결과는 트랜잭션 B의 전후로 달라지게 된다. 이러한 상황을 Phantom Read라고 한다.

Non-Repeatable Read VS Phantom Read

두 문제 모두 특정 트랜잭션에서 반복적으로 수행되는 쿼리 결과의 일관성에 대한 문제이다. 

따라서 둘 간의 무슨 차이가 존재하는지 의아할 수 있다.

결론적으로

Non-Repeatable Read는 이전에 읽은 특정 데이터(하나의 레코드)의 값의 변경에 따른 문제점이고,

Phantom Read는 이전에 읽은 데이터의 범위(데이터의 유무) 자체가 달라져버리는 것에 대한 문제점으로 볼 수 있다.

 

 

트랜잭션 격리 수준의 종류

1. READ UNCOMMITED

가장 낮은 격리 수준으로, 다른 트랜잭션이 READ, WRITE 중인 데이터의 커밋, 롤백 전에 데이터에 대한 접근이 가능하다.

즉, 해당 격리 수준에서는 어떠한 락도 사용되지 않는다.

이로 인해 Dirty Read, Non-Repeatable Read, Phantom Read 문제가 모두 발생한다. 

 

2. READ COMMITED

다른 트랜잭션이 커밋, 롤백한 데이터 만을 읽을 수 있는 격리 수준이다. 

각 트랜잭션에서 READ 작업 시 그 당시의 DB 상태를 불러오는 것이 아닌,

가장 마지막으로 커밋 작업이 수행된 시점의 DB 스냅샷을 통해 READ 작업을 수행한다. (이를 Consistent Read라고 한다.) 

이를 통하면 Dirty Read 문제는 해결되지만, Non-Repeatable Read, Phantom Read 문제는 발생할 수 있다.

 

3. REPEATABLE READ

해당 격리 수준은 특정 트랜잭션이 처음 READ 연산을 수행한 시점을 기준으로

가장 마지막으로 커밋 작업이 수행된 시점의 DB 스냅샷을 갖고, 이후 해당 트랜잭션에서 발생하는 모든 READ 연산을 이 스냅샷을 통해 수행하는 격리 수준이다.

이를 통하면 특정 트랜잭션이 반복적으로 READ 연산을 수행할 때 모두 같은 시점의 스냅샷에서 처리하기 때문에

중간에 다른 트랜잭션에서 UPDATE 연산이 발생하더라도 매번 같은 결과를 얻을 수 있다.

즉, Dirty Read, Non-Repeatable Read 문제가 해결된다.

다만 이러한 스냅샷들은 다른 트랜잭션에서 발생한 INSERT, DELETE 연산에 대해서는 커밋 시점에 수정되기 때문에 Phantom Read 문제가 발생한다. 

 

4. SERIALIZABLE

가장 높은 수준의 격리 수준이다. 해당 격리 수준은 모든 트랜잭션이 직렬과 같은 방식으로 작동한다.

따라서 Dirty Read, Non-Repeatable Read, PhantomRead 문제가 모두 해결된다.

다만, 해당 방식은 DB의 동시성을 해치고 데드락이 쉽게 발생하기 때문에 실제로는 잘 사용되지 않는다.

 

참조

https://suhwan.dev/2019/06/09/transaction-isolation-level-and-lock/