[DataBase] 트랜잭션 격리수준(isolation level)이란?

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AI스쿨 msa기반 java 백엔드 코스 중에 공부한 내용을 작성하였습니다

\* 현재 Spring 프로젝트를 진행 중입니다. 전체적인 목차를 보시려면 여기를 눌러주세요.

들어가기에 앞서

이전글을 통해 transaction 속성 ACID를 다뤘었습니다. 오늘 하고자하는 이야기는 isolation level로 ACID에서의 I = isolation의 격리수준입니다.

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solation에는 총 4가지 level이 존재하는데요. 쓰레드의 Lock과 동일하게 동작하는 Level도 있고, 더 완화된 Level도 있습니다.

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이 level 별로 어떤점에서 차이가 있는지를 중점적으로 보시면 좋을 것 같아요.

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목차:

• Isolation의 등장배경
• Isolation levels

Isolation의 등장배경

우선 Isolation은 어떤 트랜잭션도 다른 트랜잭션이 수행될 때 개입되어서는 안된다는 원칙입니다. 이는몇가지 잠재적인 문제점을 해결하기 위해 나온 원칙인데요.

Dirty Read:

트랜잭션이 커밋되지 않는 다른 트랜잭션의 데이터를 읽을 때 발생합니다. 이는 읽은 데이터가 롤백될 가능성이 있기 때문에 신뢰할 수 없는 데이터입니다.

Non-Repeatable Read

트랜잭션 중에 동일한 데이터를 두번 읽을 때, 그 사이에 다른 트랜잭션이 값을 수정하여 동일한 데이터이지만 서로 다른 데이터 값이 나오는 상황입니다.

Phantom Read

트랜잭션이 수행하는 동안 다른 트랜잭션이 새로운 데이터를 삽입하여 처음 읽을때는 없던 새로운 데이터가 나타나는 상황입니다.

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이렇게 크게 세가지의 잠재적 문제점을 해결하기 위해 Isolation원칙이 등장하게 되는데요. 모두 하나의 트랜잭션이 온전히 실행중 다른 트랜잭션이 개입하여 발생하는 문제가 되겠습니다.

Isolation levels

위의 문제들을 해결하기위해 데이터베이스는 Isolation을 총 4개의 레벨로 나누어 관리하고 있습니다.

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• Read Uncommitted
• Read Committed
• Repeatable Read
• Serializable

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각 단계는 밑으로 갈수록 더 강한(엄격한) 레벨입니다. 여기서 엄격하다는 것은, 어느 정도로 isolation을 유지할 것인지에 대한 척도라고 생각하시면 편합니다.

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\* 즉 level 1은 level 2보다 isolation의 엄격도가 약하다는 개념입니다.

\* 엄격도와 성능은 trade off 입니다.

Read Uncommitted

가장 낮은 isolation 레벨입니다. 이말은 즉 가장 isolation 엄격도가 낮다는 것입니다. 이는 커밋되지 않은 데이터를 모두 볼 수 있는데, 위의 DirtyRead를 생각하시면 이해하는데 도움이 됩니다.

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엄격도가 제일 낮기 때문에 성능면에서는 뒤어날 수 있습니다. 하지만 DirtyRead때문에 비정상적인 데이터 처리가 이루어질 수 있습니다.

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\* 다른 트랜잭션 변경사항을 변경이 일어나자마자 바로 볼 수 있습니다.

Read Uncommitted

다른 트랜잭션에서 커밋된 트랜잭션만을 읽을 수 있습니다. Dirty-read 방지는 가능하지만, Non-repeatable Read가 여전히 발생할 수 있습니다.

Repeatable Read

트랜잭션 시작지점에 데이터 스냅샷을 찍어, 읽기 작업을 수행합니다. 트랜잭션이 여러번 데이터를 읽을때의 동일 결과를 보장합니다. 하지만 Phantom Read가 발생할 수 잇습니다.

Serializable

모든 트랜잭션을 완전히 격리시킵니다. Thread의 LOCK과 동일하게 작동합니다. 각 트랜잭션은 서로 완전히 영향을 끼치지 못하게 되어, 가장 강력하게 일관성과 무결성을 보장합니다.

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Transaction이 묶이기 때문에 성능면에서는 뛰어나지 못합니다. 특히 동시성을 요구하는 시스템 내에서는 매우 비효율적일 수 있습니다.