# 트랜잭션과 무결성

# 트랜잭션

정의

트랜잭션은 데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위를 말합니다.

데이터베이스에 접근하는 방법은 쿼리이므로, 여러개의 쿼리들을 하나로 묶는 단위를 말합니다.
ACID: 원자성, 일관성, 독립성, 지속성이라는 특징을 지닙니다.

# 원자성 (Atomicity)

All or Nothing

정의

원자성은 트랙잭션과 관련된 일이 모두 수행되었거나 되지 않았거나를 보장하는 특징입니다.

트랜잭션을 커밋했는데, 문제가 발생하여 롤백하는 경우, 모두 수행 되지 않음을 보장합니다.
트랜잭션 단위로 여러 로직들을 묶을 때 외부 API를 호출하는 것이 있으면 안됩니다.
만약 존재한다면 롤백이 일어났을 때 어떻게 해야할 것인지 해결방법이 있어야 하며, 트랜잭션 전파를 신경써서 관리해야 합니다.

# Commit

정의

커밋은 여러 쿼리가 성공적으로 처리되었다고 확정하는 명령어입니다. 트랜잭션 단위로 수행되며 변경된 내용이 모두 영구적으로 저장되는 것을 말합니다.

커밋이 수행되었다를 하나의 트랜잭션이 성공적으로 수행되었다고도 말합니다.
애러나 여러 이슈 때문에 트랜잭션 전으로 돌려야 한다면, 이때 롤백을 사용합니다.

# RollBack

정의

롤백이란 트랜잭션으로 처리한 하나의 묶음 과정을 일어나기 전으로 돌리는 일을 말합니다.

커밋과 롤백을 통해 데이터의 무결성이 보장됩니다.
데이터 변경 전에 변경 사항을 쉽게 확인할 수 있고 해당 작업을 그룹화 할 수 있습니다.

# 트랜잭션 전파

트랜잭션을 수행할 때 커넥션 단위로 수행하기에 커넥션 객체를 넘겨서 수행해야 하는데, 이 행위가 어렵고 귀찮습니다.

정의

여러 트랜잭션 관련 메서드의 호출을 하나의 트랜잭션에 묶이도록 하는 것을 트랜잭션 전파라고 합니다.

# 일관성 (Consistency)

정의

일관성이란 '허용된 방식'으로만 데이터를 변경해야 하는 것을 의미합니다.

데이터베이스에 기록된 모든 데이터는 여러 가지 조건, 규칙에 따라 유효함을 가져야 합니다.
예로 0원이 있는 사람이 출금을 할 수 없을 것이다.

# 격리성 (Isolation)

정의

격리성이란 트랜잭션 수행 시 서로 끼어들지 못하는 것을 말합니다.

복수의 병렬 트랜잭션은 서로 격리되어 마치 순차적으로 실행되는 것처럼 작동되어야 합니다.
데이터베이스는 여러 사용자가 같은 데이터에 접근할 수 있어야 합니다.
그렇다고 모두 순차적으로 할 경우 성능 저하가 발생하기에, 격리 수준으로 나눠 병렬적으로 수행합니다.

격리 수준은 SERIALIZABLE, REPEATABLE READ, READ COMMITTED, READ UNCOMMITTED가 있으며 위로 갈수록 동시성(성능)이 강해지지만, 격리성은 약해집니다.
REPEATABLE READ에서는 팬텀리드 현상이 발생합니다.
READ COMMITTED에서는 팬텀리드와 반복 가능하지 않은 조회가 발생합니다.
READ UNCOMMITTED는 팬텀리드, 반복 가능하지 않은 조회, 더티 리드가 발생합니다.

# 격리 수준에 따라 발생하는 현상

# 팬텀 리드 (Phantom Read)

정의

팬텀 리드란 한 트랜잭션 내에서 동일한 쿼리를 보냈을 때 해당 조회 결과가 다른 경우를 말합니다.

Transaction1이 실행 중에 특정 조건으로 데이터를 검색하여 결과를 얻었습니다.
해당 상황에서 Transaction2가 접근하여 해당 조건의 데이터 일부를 삭제/추가하면, 종료되지 않은 Transaction1이 다시 해당 조건으로 데이터를 조회할 경우 Transaction2에서 추가/삭제된 데이터가 함께 조회/누락 됩니다.
이후 Transaction2가 롤백을 하면 데이터가 꼬이게 됩니다.

# 반복 가능하지 않은 조회 (Non-Repeatable Read)

정의

반복 가능하지 않은 조회는 한 트랜잭션 내의 같은 행에 두 번 이상 조회가 발생했는데, 그 값이 다른 경우를 가리킵니다.

Transaction1이 데이터를 Read할 때, Transaction2가 데이터에 접근하여 값을 변경하거나 데이터를 삭제 후 커밋합니다.
이후 Transaction1이 해당 데이터를 다시 read하려고 하면 변경 또는 삭제된 데이터를 조회하게 됩니다.

팬텀리드와 다른 점은 반복 가능하지 않은 조회는 행 값이 달라질 수 있는데, 팬텀 리드는 다른 행이 선택될 수 도 있따는 것을 의미합니다.

# 더티 리드 (Dirty Read)

정의

더티 리드는 반복 가능하지 않은 조회와 유사하며 한 트랜잭션이 실행 중일 때 다른 트랜잭션에 의해 수정되었지만 아직 커밋되지 않은 행의 데이터를 읽을 수 있을 떄 발생합니다.

Transaction1이 데이터에 접근하여 값을 'A'에서 'B'로 변경 후 아직 커밋하지 않은 상태에서, Transaction2가 해당 데이터를 read하면 'B'를 읽게 됩니다.
이 때 Transaction1이 최종 커밋을 하지 않고 종료되면, Transaction2가 가진 데이터가 꼬이게 됨.

# 격리 수준

# SERIALIZABLE

정의

SERIALIZABLE은 말 그대로 트랜잭션을 순차적으로 진행시키는 것을 말하며, 여러 트랜잭션이 동시에 같은 행에 접근 할 수 없습니다.

매우 엄격한 격리 수준으로 해당 행에 대해 격리시키고, 이후 트랜잭션이 이 행에 대해 일어난다면, 기다려야 합니다.
모든 것이 순차적으로 진행되므로 Phantom Read가 발생하지 않습니다.
그렇기에 교착상태가 일어날 확률도 많고 가장 성능이 떨어지는 격리 수준입니다.
따라서 데이터베이스에서 거의 사용되지 않습니다.

# REPEATABLE READ

정의

REPEATABLE READ는 하나의 트랜잭션이 수정한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 없도록 막아주지만 새로운 행을 추가하는 것을 막지 않습니다.

따라서 트랜잭션 이후에 추가된 행이 발견될 수 있습니다.

# READ COMMITTED

정의

READ COMMITTED는 다른 트랜잭션이 커밋하지 않은 정보는 읽을 수 없습니다. 즉 커밋이 완료된 데이터에 대해서만 조회를 할 수 있습니다.

가장 많이 사용되는 격리 수준이며, MySQL8.0, PostgreSQL, SQL Server, Oracle에서 기본값으로 설정되어 있습니다.
하지만 어떤 트랜잭션이 접근한 행을 다른 트랜잭션이 수정할 수 있기에 같은 행을 두번 읽을 때 다른 내용이 발견 될 수 있습니다.

# READ UNCOMMITTED

정의

READ UNCOMMITTED란 한 트랜잭션의 변경된 내용을 COMMIT이나 ROLLBACK과 상관 없이 다른 트랜잭션에서 읽을 수 있는 격리수준입니다.

가장 낮은 격리 수준으로, 하나의 트랜잭션이 커밋되기 이전에 다른 트랜잭션에 노출되는 문제가 있으나 가장 빠릅니다.
데이터 무결성을 위해 되도록이면 사용하지 않은 것이 이상적이나, 몇몇 행이 제대로 조회되지 않더라도 괜찮은 거대한 양의 데이터를 어림잡아 집계하는 데 사용하면 좋습니다.

# 지속성 (Durability)

정의

지속성이란 성공적으로 수행된 트랜잭션은 영원히 반영되어야 하는 것을 의미합니다.

이는 데이터베이스에 시스템 장애가 발생해도 원래 상태로 복구하는 회복 기능이 있어야 함을 뜻합니다.
데이터베이스는 이를 위해 체크섬, 저널링, 롤백 등의 기능을 제공합니다.

용어

체크섬
중복검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법

저널링
파일 시스템 또는 데이터베이스 시스템에 변경사항을 커밋하기 전에 로깅하는 것
트랜잭션 등 변경 사항에 대한 로그를 남기는 것

# 무결성

정의

무결성이란 데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 유지하는 것을 말합니다.

무결성이 유지되어야 데이터베이스에 저장된 데이터 값과 그 값에 해당하는 현실 세계의 실제 값이 일치하는지에 대한 신뢰가 생십니다.

이름	설명
개체 무결성	기본키로 선택된 필드는 빈 값을 허용하지 않습니다.
참조 무결성	서로 참조 관계에 있는 두 테이블의 데이터는 항상 일관된 값을 유지해야 합니다.
고유 무결성	특정 속성에 대해 고유한 값을 가지도록 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 모두 고유한 값을 가집니다.
NULL 무결성	특정 속정 값에 NULL이 올 수 없다는 조건이 주어진 경우 그 속성 값은 NULL이 될 수 없다는 제약 조건입니다.

# 참고자료

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