ACID 트랜잭션 정리¶

목차¶

1. ACID란?
1. Atomicity (원자성)
1. Consistency (일관성)
1. Isolation (격리성)
1. Durability (지속성)
1. 트랜잭션의 상태와 제어 (BEGIN, COMMIT, ROLLBACK, SAVEPOINT)
1. 격리 수준(Isolation Levels)과 동시성 현상
1. 동시성 제어 기법: 락킹, MVCC, 낙관적/비관적 제어
1. 로그와 복구: WAL, 체크포인트, 크래시 복구
1. 모범 사례와 실무 팁
1. ACID와 다른 개념 비교: CAP, BASE
1. 참고 SQL 예시

1. ACID란?¶

ACID는 데이터베이스 트랜잭션이 안전하게 수행되기 위한 네 가지 핵심 속성의 약자입니다. - Atomicity: 트랜잭션은 전부 수행되거나(ALL) 전혀 수행되지 않아야 한다(NOTHING) - Consistency: 트랜잭션 전후로 데이터는 모든 제약과 규칙을 만족하는 일관된 상태를 유지해야 한다 - Isolation: 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로에게 미치는 영향을 최소화하여 각 트랜잭션이 독립적으로 실행된 것처럼 보이게 한다 - Durability: 커밋된 결과는 시스템 장애가 발생하더라도 사라지지 않고 영속적으로 보존된다

ACID는 금융, 결제, 재고, 예약 등 정합성이 중요한 업무에서 필수적입니다.

2. Atomicity (원자성)¶

정의: 트랜잭션 내의 모든 작업이 하나의 단위로 취급되어 전부 성공하거나 실패 시 전부 취소(rollback)됩니다.
구현 포인트:
ROLLBACK을 통한 전체 작업 취소
중간 저장점(SAVEPOINT)으로 부분 롤백 가능하지만, 최종적으로 트랜잭션의 커밋 여부가 전체 결과를 결정
예: 계좌 A→B 이체에서 A의 출금과 B의 입금이 둘 다 성공해야 하며 하나라도 실패하면 둘 다 취소

3. Consistency (일관성)¶

정의: 트랜잭션 수행 전후로 데이터는 스키마 제약(Primary/Foreign Key, Unique), 체크 제약, 트리거, 애플리케이션 규칙을 항상 만족해야 합니다.
핵심: DBMS는 제약을 통해 데이터의 무결성을 보장하며, 트랜잭션은 이러한 제약을 깨지 않도록 설계되어야 합니다.
예: 재고 수량이 음수가 되지 않도록 CHECK 제약을 두고, 트랜잭션에서 이를 준수

4. Isolation (격리성)¶

정의: 동시에 실행되는 트랜잭션 간의 상호 간섭을 통제하여 각 트랜잭션이 마치 단독으로 실행되는 것처럼 보이게 합니다.
목적: 더티 리드, 반복 불가능 읽기, 팬텀 리드 등의 이상 현상을 방지
성능/정합성 트레이드오프: 높은 격리는 정합성을 강화하지만 동시성/성능 비용이 큼

5. Durability (지속성)¶

정의: 트랜잭션이 커밋되면, 시스템 크래시나 전원 장애 후에도 결과가 유지됩니다.
구현 수단:
Write-Ahead Logging(WAL): 변경 내용을 데이터 파일에 쓰기 전 로그에 선기록
체크포인트, 리두/언두 로그를 통한 복구
스토리지 신뢰성(배터리 백업 캐시, SSD 플러시 보장, RAID), 백업/아카이빙

6. 트랜잭션의 상태와 제어¶

BEGIN / START TRANSACTION: 트랜잭션 시작
COMMIT: 모든 변경사항을 영구 반영
ROLLBACK: 트랜잭션 전체 취소
SAVEPOINT / ROLLBACK TO SAVEPOINT: 트랜잭션 내부의 중간 지점으로 부분 취소
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL: 격리 수준 설정 (세션/트랜잭션 범위)

7. 격리 수준과 동시성 현상¶

동시성 이상 현상 정의: - Dirty Read: 커밋되지 않은 데이터를 읽음 - Non-Repeatable Read: 같은 조건으로 같은 행을 두 번 읽을 때 값이 달라짐 - Phantom Read: 같은 조건으로 읽을 때 처음에는 없던(또는 있던) 행 집합의 변화가 발생

표준 격리 수준(낮→높): 1) Read Uncommitted - 허용되는 현상: Dirty Read, Non-Repeatable Read, Phantom Read 가능 - 대부분의 RDBMS는 실제로 이 수준을 사용하지 않거나 Read Committed와 동일 처리

2) Read Committed - 방지: Dirty Read - 여전히 가능: Non-Repeatable Read, Phantom Read - 예: 다른 트랜잭션이 커밋한 최신 데이터를 읽을 수 있음

3) Repeatable Read - 방지: Dirty Read, Non-Repeatable Read - 여전히 가능: Phantom Read(시스템에 따라 방지되기도 함; PostgreSQL은 MVCC로 팬텀까지 방지)

4) Serializable - 가장 강력한 격리: 직렬 실행과 동등한 결과 보장 - 비용: 동시성 저하 가능, 충돌 시 재시도 필요

8. 동시성 제어 기법¶

Locking(잠금)
공유(S) 잠금: 읽기 공유
배타(X) 잠금: 쓰기 배타
의도 잠금, 행/페이지/테이블 락, 갭락/넥스트키락(InnoDB)
MVCC (Multi-Version Concurrency Control)
읽기는 스냅샷(버전)을 통해 잠금 없이 일관된 뷰 제공
쓰기는 새로운 버전 생성, 커밋 시 가시성 전환
PostgreSQL, MySQL InnoDB 등에서 널리 사용
낙관적 vs 비관적 동시성 제어
낙관적: 충돌이 드물다고 가정, 커밋 시점 검증/재시도
비관적: 충돌이 잦다고 가정, 선잠금으로 충돌 방지

9. 로그와 복구¶

WAL(Write-Ahead Logging)
변경 전에 로그에 기록하여 크래시 후 재생 가능
체크포인트
특정 시점까지의 변경 사항을 데이터 파일에 동기화해 복구 시간 단축
리두/언두
리두: 커밋되었지만 아직 반영되지 않은 변경을 재적용
언두: 커밋되지 않은 변경을 되돌림

10. 모범 사례와 실무 팁¶

트랜잭션은 짧게 유지: 잠금 경합과 데드락을 줄임
일관된 작업 순서 채택: 데드락 가능성 감소
필요한 최소 격리 수준 사용: 성능-정합성 균형
재시도 로직: Serializable/낙관적 제어에서 충돌 시 재시도
명시적 타임아웃 설정: 무한 대기 방지
적합한 인덱스 설계: 락 범위 축소, 팬텀 방지에 도움
모니터링: 락 대기, 데드락, 장시간 트랜잭션 추적
백업/아카이브/복구 테스트 정례화

11. ACID와 다른 개념 비교¶

CAP 정리(분산 시스템): 일관성(Consistency), 가용성(Availability), 파티션 허용성(Partition tolerance) 간 트레이드오프에 관한 이론. 단일 노드/고전 RDB의 ACID와 맥락이 다름.
BASE(점진적 일관성): 분산 NoSQL에서 최종 일관성(Eventual Consistency)을 강조. ACID의 강한 일관성과 비교됨.

12. 참고 SQL 예시¶

-- PostgreSQL 예시
BEGIN;                          -- 트랜잭션 시작
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;  -- 격리 수준 설정

-- 예: 계좌 이체
UPDATE accounts SET balance = balance - 1000 WHERE id = 1;  -- 출금
UPDATE accounts SET balance = balance + 1000 WHERE id = 2;  -- 입금

-- 제약 조건(예: CHECK balance >= 0)이 있다면 Consistency 보장에 도움

COMMIT;                         -- 커밋(지속성 보장: WAL에 의해 크래시 후에도 유지)

-- 오류 발생 시
-- ROLLBACK;                    -- 전체 취소(원자성)