트랜잭션 동시성 제어 (Transaction Concurrency Control)

트랜잭션 동시성 제어는 다수의 트랜잭션이 동시에 실행될 때 데이터의 일관성을 유지하고, 데이터 충돌을 방지하는 기술입니다. 이를 통해 데이터베이스 무결성을 보장하고, 병렬 처리 성능을 극대화할 수 있습니다.

1. 동시성 문제

여러 트랜잭션이 동시에 수행될 때 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

• Dirty Read (더티 리드)
  → 한 트랜잭션이 아직 커밋되지 않은 데이터를 읽어오는 경우.
  (예: 트랜잭션 A가 변경한 데이터를 트랜잭션 B가 읽었는데, 이후 A가 롤백하면 B는 존재하지 않는 데이터를 보게 됨.)
• Non-Repeatable Read (반복 불가능한 읽기)
  → 같은 트랜잭션 내에서 동일한 데이터를 두 번 조회할 때 값이 달라지는 경우.
  (예: 트랜잭션 A가 데이터를 읽고 있는 동안, 트랜잭션 B가 해당 데이터를 수정하고 커밋하면, A가 다시 읽었을 때 값이 달라짐.)
• Phantom Read (팬텀 리드)
  → 같은 조건으로 여러 번 데이터를 조회할 때, 일부 데이터가 새로 추가되거나 삭제되는 경우.
  (예: 트랜잭션 A가 특정 조건으로 조회한 결과가 트랜잭션 B의 INSERT로 인해 달라지는 상황.)
• Lost Update (갱신 손실)
  → 두 개의 트랜잭션이 동일한 데이터를 수정할 때, 한 트랜잭션의 변경 사항이 덮어써지는 경우.
  (예: A가 데이터를 수정하고, B도 같은 데이터를 수정하면 A의 변경 사항이 사라짐.)

2. 동시성 제어 기법

동시성 문제를 해결하기 위해 여러 기법이 사용됩니다.

(1) 락킹 (Locking)

트랜잭션이 특정 데이터에 대한 락을 설정하여 다른 트랜잭션의 접근을 제한하는 방식입니다.

• 공유 락 (Shared Lock, S-Lock)
  → 데이터를 읽을 때 사용하며, 다른 트랜잭션도 읽기는 가능하지만, 쓰기는 불가능함.
  (예: SELECT 문 실행 시)
• 배타 락 (Exclusive Lock, X-Lock)
  → 데이터를 수정할 때 사용하며, 다른 트랜잭션은 읽기 및 쓰기 모두 불가능함.
  (예: UPDATE, DELETE 실행 시)
• 2단계 잠금 규약 (Two-Phase Locking, 2PL)
  → 트랜잭션이 락을 획득하는 단계와 해제하는 단계를 분리하여 동시성을 보장하는 방식.

(2) 타임스탬프 순서 기법 (Timestamp Ordering)

각 트랜잭션에 **타임스탬프 (Timestamp)**를 할당하여, 트랜잭션의 순서를 정하는 방법입니다.

• 타임스탬프가 낮은 트랜잭션이 먼저 실행됨.
• 충돌 발생 시, 늦게 시작한 트랜잭션이 롤백될 수 있음.

(3) 낙관적 동시성 제어 (Optimistic Concurrency Control, OCC)

트랜잭션이 데이터를 수정할 때 별도의 락을 사용하지 않고, 트랜잭션 종료 시 데이터 변경 충돌을 검사하는 방식.

• 읽기 단계 (Read Phase) → 데이터를 읽어옴.
• 검증 단계 (Validation Phase) → 다른 트랜잭션이 해당 데이터를 수정했는지 확인.
• 쓰기 단계 (Write Phase) → 충돌이 없으면 변경 사항을 커밋.

(사용 예: 트랜잭션 충돌이 드물고, 읽기 작업이 많은 시스템에서 유용함.)

(4) 다중 버전 동시성 제어 (MVCC, Multi-Version Concurrency Control)

• 데이터를 변경할 때 새로운 버전을 생성하여, 트랜잭션이 다른 버전의 데이터를 읽을 수 있도록 함.
• 트랜잭션 간 충돌을 방지하고, 읽기 작업을 차단하지 않음.
• PostgreSQL, Oracle, MySQL (InnoDB) 등에서 사용됨.

3. 트랜잭션 격리 수준 (Transaction Isolation Level)

동시성 제어를 위한 대표적인 트랜잭션 격리 수준입니다.

격리 수준	Dirty Read	Non-Repeatable Read	Phantom Read	성능
Read Uncommitted	허용됨	허용됨	허용됨	매우 빠름
Read Committed	방지됨	허용됨	허용됨	빠름
Repeatable Read	방지됨	방지됨	허용됨	보통
Serializable	방지됨	방지됨	방지됨	느림

(※ MySQL InnoDB는 기본적으로 REPEATABLE READ 격리 수준을 사용함.)

4. 정리

트랜잭션 동시성 제어는 데이터 무결성을 유지하면서 성능을 최적화하는 중요한 기법입니다.

• 락킹 (Locking) → 신뢰성 높지만 성능 저하 가능
• 타임스탬프 기법 → 순서 기반 충돌 방지
• 낙관적 제어 (OCC) → 충돌이 적은 경우 적합
• MVCC → 읽기 성능을 높이는 방식

사용 환경에 따라 적절한 방식을 선택하는 것이 중요합니다. 🚀