데이터베이스에서 여러 사용자가 동시에 데이터를 처리할 때, 데이터의 정확성과 일관성을 보장하는 것이 중요합니다. 이때 필요한 개념이 바로 **격리(Isolation)**입니다. 격리는 동시에 실행되는 트랜잭션들이 서로 간섭하지 않도록 하여 데이터의 일관성을 유지하는 것을 의미합니다. 격리가 제대로 적용되지 않으면 잘못된 데이터가 읽히거나 동시성 문제로 인해 심각한 오류가 발생할 수 있습니다.
격리가 중요한 이유
트랜잭션은 ACID라는 4가지 속성을 충족해야 합니다:
- 원자성(Atomicity): 트랜잭션은 전부 실행되거나 아예 실행되지 않아야 한다.
- 일관성(Consistency): 트랜잭션 완료 후 데이터는 항상 일관된 상태를 유지해야 한다.
- 격리성(Isolation): 다른 트랜잭션의 중간 작업 상태를 볼 수 없어야 한다.
- 지속성(Durability): 트랜잭션이 완료되면 변경된 내용은 영구적으로 저장된다.
여기서 **격리성(Isolation)**은 트랜잭션 동시 실행 시 데이터 간섭을 막아 데이터 무결성을 지키는 역할을 합니다. 특히 다수의 사용자가 데이터를 동시에 읽고 쓸 때 데이터베이스의 안정성을 보장합니다.
트랜잭션 격리 수준의 이해
SQL 표준에서는 4단계의 격리 수준을 정의하고 있습니다. 각 수준은 데이터 보호 강도와 성능 간의 균형을 달리합니다. 아래는 각각의 특징과 동작 방식입니다.
1️⃣ Read Uncommitted (읽기 비커밋)
- 특징: 커밋되지 않은 데이터를 읽을 수 있음.
- 장점: 트랜잭션 간의 격리가 거의 없으므로 성능이 뛰어남.
- 단점: Dirty Read(더러운 읽기)가 발생할 수 있음.
- 적용 예시: 데이터 정확성보다 속도가 중요한 실시간 로그 처리 시스템.
2️⃣ Read Committed (읽기 커밋)
- 특징: 커밋된 데이터만 읽을 수 있음.
- 장점: Dirty Read 방지.
- 단점: Non-Repeatable Read(반복 불가능 읽기) 발생 가능.
- 적용 예시: 쇼핑몰의 주문 처리 시스템.
3️⃣ Repeatable Read (반복 가능 읽기)
- 특징: 트랜잭션이 읽은 데이터는 다른 트랜잭션에 의해 수정될 수 없음.
- 장점: Non-Repeatable Read 방지.
- 단점: Phantom Read(유령 읽기)가 발생 가능.
- 적용 예시: 금융권의 계좌 잔액 조회.
4️⃣ Serializable (직렬화)
- 특징: 트랜잭션을 순차적으로 실행해 동시성 문제를 완전히 방지.
- 장점: Dirty Read, Non-Repeatable Read, Phantom Read를 모두 방지.
- 단점: 성능 저하.
- 적용 예시: 은행 간 이체 시스템.
동시성 문제와 격리 수준의 관계
격리 수준에 따라 발생할 수 있는 동시성 문제는 아래와 같습니다:
| 격리 수준 | Dirty Read | Non-Repeatable Read | Phantom Read |
|---|---|---|---|
| Read Uncommitted | O | O | O |
| Read Committed | X | O | O |
| Repeatable Read | X | X | O |
| Serializable | X | X | X |
격리 수준이 높을수록 동시성 문제가 줄어들지만, 동시에 시스템 성능이 낮아질 수 있습니다. 이 때문에 애플리케이션의 목적과 성능 요구사항에 맞는 격리 수준을 선택해야 합니다.
격리 수준별 예시
1️⃣ Dirty Read 문제 (Read Uncommitted)
A 트랜잭션:
UPDATE Products SET stock = stock - 10 WHERE product_id = 1;
-- A 트랜잭션에서 커밋하지 않음.
B 트랜잭션:
SELECT stock FROM Products WHERE product_id = 1;
-- B 트랜잭션이 커밋되지 않은 값을 읽음 (Dirty Read 발생).
2️⃣ Non-Repeatable Read 문제 (Read Committed)
A 트랜잭션:
SELECT balance FROM Accounts WHERE account_id = 123;
-- 조회 결과: 10,000원
B 트랜잭션:
UPDATE Accounts SET balance = balance - 5,000 WHERE account_id = 123;
COMMIT;
A 트랜잭션:
SELECT balance FROM Accounts WHERE account_id = 123;
-- 다시 조회: 5,000원 (값이 달라짐, Non-Repeatable Read 발생).
3️⃣ Phantom Read 문제 (Repeatable Read)
A 트랜잭션:
SELECT * FROM Orders WHERE amount > 100;
-- 2개의 주문을 반환.
B 트랜잭션:
INSERT INTO Orders (order_id, amount) VALUES (3, 150);
COMMIT;
A 트랜잭션:
SELECT * FROM Orders WHERE amount > 100;
-- 3개의 주문을 반환 (새 데이터가 보임, Phantom Read 발생).
격리 수준 선택의 실무 팁
- 성능이 우선인 경우:
- Read Uncommitted 또는 Read Committed를 고려합니다.
- 예: 로그 처리, 비정확한 데이터를 허용할 수 있는 통계 작업.
- 데이터 정확성이 중요한 경우:
- Repeatable Read나 Serializable을 사용합니다.
- 예: 금융 거래, 재고 관리 시스템.
- 적절한 균형을 원할 때:
- 대부분의 시스템에서는 Read Committed가 기본값으로 적합합니다.
마무리
데이터베이스의 격리 수준은 데이터 일관성과 성능 간의 균형을 맞추는 데 매우 중요합니다. 애플리케이션의 요구사항에 맞는 격리 수준을 선택하고, 예상되는 동시성 문제를 분석하여 적절히 대응하는 것이 성공적인 데이터베이스 설계의 핵심입니다.