DB 트랜잭션 격리 수준 - 동시성 제어의 핵심 🔐

안녕하세요! 오늘은 데이터베이스 세계에서 중요하지만 종종 오해되는 개념인 '트랜잭션 격리 수준'에 대해 알아볼게요. 여러 사람이 동시에 은행 계좌에 접근하는 상황을 상상해보세요. 내가 돈을 인출하는 동안 다른 사람도 같은 계좌에서 돈을 인출한다면? 이런 혼란을 방지하는 것이 바로 격리 수준의 핵심이랍니다!

등장 배경

과거 초기 데이터베이스 시스템에서는 동시성 제어가 제한적이었어요. 사용자가 적고 트랜잭션이 단순했을 때는 큰 문제가 없었지만, 시스템이 복잡해지고 동시 접속자가 증가하면서 데이터 일관성 문제가 심각해졌습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 ANSI/ISO SQL 표준은 네 가지 트랜잭션 격리 수준을 정의했어요.

트랜잭션 격리 수준이 해결하는 문제:

1. 동시성 vs 일관성 충돌: 여러 트랜잭션이 동시에 실행될 때 데이터 일관성을 유지하면서도 성능을 최적화
2. 데이터 무결성 위협: 동시 트랜잭션으로 인한 Dirty Read, Non-repeatable Read, Phantom Read 같은 현상 방지
3. 시스템 성능 밸런싱: 격리 수준이 높을수록 일관성은 좋아지지만 성능은 저하되는 트레이드오프 관리

핵심 원리

트랜잭션 격리 수준은 기본적으로 네 가지가 있으며, 각각 다른 수준의 데이터 일관성과 동시성을 제공합니다.

┌────────────────────┬────────────┬─────────────────┬────────────┐
│ 격리 수준          │ Dirty Read │ Non-repeatable  │ Phantom    │
│                    │            │      Read       │   Read     │
├────────────────────┼────────────┼─────────────────┼────────────┤
│ READ UNCOMMITTED   │     O      │        O        │      O     │
├────────────────────┼────────────┼─────────────────┼────────────┤
│ READ COMMITTED     │     X      │        O        │      O     │
├────────────────────┼────────────┼─────────────────┼────────────┤
│ REPEATABLE READ    │     X      │        X        │      O     │
├────────────────────┼────────────┼─────────────────┼────────────┤
│ SERIALIZABLE       │     X      │        X        │      X     │
└────────────────────┴────────────┴─────────────────┴────────────┘

1. READ UNCOMMITTED (레벨 0) 🚨

가장 낮은 격리 수준으로, 다른 트랜잭션이 커밋하지 않은 데이터도 읽을 수 있습니다.

트랜잭션 A: UPDATE 계좌 SET 잔액 = 5000 (아직 커밋 안 함)
트랜잭션 B: SELECT 잔액 FROM 계좌 -> 5000 반환 (Dirty Read 발생!)
트랜잭션 A: ROLLBACK

이 수준에서는 트랜잭션 B가 실제로는 존재하지 않는(롤백된) 데이터를 읽게 되는 "더티 리드(Dirty Read)" 문제가 발생합니다.

2. READ COMMITTED (레벨 1) 📝

대부분의 데이터베이스 시스템의 기본 격리 수준이며, 커밋된 데이터만 읽을 수 있습니다.

트랜잭션 A: SELECT 잔액 FROM 계좌 -> 1000 반환
트랜잭션 B: UPDATE 계좌 SET 잔액 = 2000 WHERE id = 1
트랜잭션 B: COMMIT
트랜잭션 A: SELECT 잔액 FROM 계좌 -> 2000 반환 (Non-repeatable Read 발생!)

더티 리드는 방지하지만, 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 두 번 실행했을 때 다른 결과를 얻는 "반복 불가능한 읽기(Non-repeatable Read)" 문제가 발생할 수 있습니다.

3. REPEATABLE READ (레벨 2) 🔄

MySQL의 InnoDB 엔진의 기본 격리 수준으로, 트랜잭션이 시작된 시점의 데이터 스냅샷을 유지합니다.

트랜잭션 A: SELECT COUNT(*) FROM 상품 WHERE 가격 > 1000 -> 10개 반환
트랜잭션 B: INSERT INTO 상품 VALUES (새상품, 1500)
트랜잭션 B: COMMIT
트랜잭션 A: SELECT COUNT(*) FROM 상품 WHERE 가격 > 1000 -> 11개 반환 (Phantom Read 발생!)

같은 데이터를 여러 번 읽어도 동일한 결과를 보장하지만, 다른 트랜잭션이 새 레코드를 추가하면 "유령 읽기(Phantom Read)" 문제가 발생할 수 있습니다.

4. SERIALIZABLE (레벨 3) 🔒

가장 높은 격리 수준으로, 완벽한 데이터 일관성을 보장하지만 성능이 가장 낮습니다.

트랜잭션 A: SELECT * FROM 계좌 WHERE 사용자 = '김철수' -> 읽기 잠금 설정
트랜잭션 B: INSERT INTO 계좌 VALUES ('김철수', ...) -> 트랜잭션 A가 완료될 때까지 대기
트랜잭션 A: COMMIT -> 트랜잭션 B 실행 가능

모든 동시성 문제를 해결하지만, 동시 처리 성능이 크게 저하될 수 있습니다.

주의사항 및 팁 💡

⚠️ 이것만은 주의하세요!

1. 격리 수준과 성능 트레이드오프
   • 격리 수준이 높을수록 동시성은 낮아지고 성능이 저하됩니다
   • 애플리케이션 요구사항에 맞는 적절한 격리 수준을 선택하세요
2. DBMS별 구현 차이
   • MySQL, PostgreSQL, Oracle 등 DBMS마다 격리 수준 구현 방식이 다릅니다
   • 사용 중인 DBMS의 특성을 이해하고 설정하세요
3. 데드락 가능성
   • 높은 격리 수준에서는 데드락 발생 확률이 높아집니다
   • 트랜잭션 설계 시 데드락 방지 전략을 고려하세요

💡 꿀팁

• 읽기 전용 트랜잭션은 낮은 격리 수준을 사용해도 안전한 경우가 많습니다
• 중요한 금융 거래는 SERIALIZABLE을 고려하되, 성능 테스트를 꼭 수행하세요
• MySQL의 InnoDB는 REPEATABLE READ에서도 갭 잠금(Gap Lock)을 통해 대부분의 Phantom Read를 방지합니다
• 각 DBMS별 기본 격리 수준을 알아두세요 (Oracle: READ COMMITTED, MySQL InnoDB: REPEATABLE READ)

마치며

지금까지 데이터베이스 트랜잭션 격리 수준에 대해 알아보았습니다. 처음에는 어렵게 느껴질 수 있지만, 적절한 격리 수준 선택은 애플리케이션의 데이터 일관성과 성능 모두에 큰 영향을 미칩니다. 여러분의 시스템에 맞는 최적의 격리 수준을 찾아보세요!

혹시 특정 데이터베이스 시스템의 트랜잭션 격리 수준에 대해 더 알고 싶으신가요? 또는 실제 프로젝트에서 겪은 동시성 문제에 대해 의견을 나누고 싶으신가요? 댓글로 알려주세요! 🙋‍♀️

참고 자료 🔖

• MySQL 공식 문서 - 트랜잭션 격리 수준
• PostgreSQL 공식 문서 - 동시성 제어
• 'SQL 표준과 ANSI/ISO 트랜잭션 격리 레벨'

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