Editing 데이터베이스 병행제어

[[분류:데이터베이스]][[분류:기술사 기출]]
;Transaction Concurrency Control
;여러 트랜잭션들이 동시에 실행되면서도 데이터베이스의 일관성을 유지할 수 있게 하는 기법

== 병행제어의 목적 ==
* 데이터베이스 일관성 유지
* 일관성을 유지하면서,
** 데이터베이스 공유 최대화
** 시스템 활용도 최대화
** 사용자 응답시간 최소화

== 병행제어 실패 현상 ==
* '''Dirty Write'''
** 갱신 분실(Lost Update)라고도 한다.
** 같은 데이터에 동시에 두 개 이상의 트랜잭션이 값을 바꾸고자 함
::{| class="wikitable"
|-
! T1 !! T2
|-
| SELECT age FROM user WHERE id = 1; || 
|-
|  || SELECT age FROM user WHERE id = 1;
|-
| UPDATE user SET age = 20 WHERE id = 1;
COMMIT ;
||
|-
|  || UPDATE user SET age = 30 WHERE id = 1;
COMMIT;
|}
* '''Dirty Read'''
** 비완료 의존성(Uncommitted Dependency)라고도 함
** 아직 commit되지 않은 트랜잭션의 내용을 읽으려고 함
::{| class="wikitable"
|-
! T1 !! T2
|-
| UPDATE user SET age = 20 WHERE id = 1; ||  
|-
|  || SELECT age FROM user WHERE id = 1;
|-
| ROLLBACK; || 
|}
* '''Non-repeatable Read'''
** 모순성(Inconsistency)이라고도 한다
** 동일 트랜잭션에서 동일한 대상을 여러번 읽을 때 그 사이에 수정 또는 삭제가 반영되어 값이 변경됨
:[[파일:Non-Repeatable Read.png|border]]
* '''Phantom Read'''
** 동일 트랜잭션에서 동일한 대상을 여러번 읽을 때 그 사이에 새로운 값(Phantom Tuple)이 삽입되어 값이 변경됨
:[[파일:Phantom Read.png]]
* '''연쇄복귀 (Cascade Rollback)'''
** 두개 이상의 Transaction이 수행되던중 한개의 Transaction이 취소될 때 나머지 다른 Transaction도 연쇄적으로 취소되는 현상
** 회복 불가(Unrecoverable): 연쇄복귀 되어야 하는 트랜잭션들 중 하나가 종료되어 회복이 불가능해 지는 현상

== 트랜잭션 고립화 수준 ==
;Transaction Isolation Level(ANSI/ISO SQL92)
* 동시 접근에 대해 이상현상이 생기지 않음을 보장하는 트랜잭션 고립화 수준에 관한 표준
{| class="wikitable"
|-
! 단계 !! 명명 !! 설명
|-
| 레벨0
(Level0) 
|| Read Uncommitted 
|| 
* 트랜잭션 처리 중인 데이터를 읽을 수 있음
* [발생 가능 현상]
** Dirty Read
** Non-Repeatable Read
** Phantom Read
|-
| 레벨1
(Level1) 
|| Read Committed 
|| 
* 트랜잭션이 커밋되어 확정된 데이터만 읽을 수 있음
* (대부분의 DBMS에서 기본으로 채택하는 레벨)
* [발생 가능 현상]
** Non-Repeatable Read
** Phantom Read
|-
| 레벨2
(Level2) 
|| Repeatable Read 
|| 
* 선행 트랜잭션이 데이터를 읽는 경우 종료 전까진 갱신/삭제 불가
* [발생 가능 현상]
** Phantom Read
|-
| 레벨3
(Level3) 
|| Serializable 
|| 
* 선행 트랜잭션이 데이터를 읽는 경우 종료 전까진 갱신/삭제/삽입 불가
* 완벽한 정합성을 보장하는 레벨
|}

* 표준 고립화 모델에서 갱신 분실과 연쇄 복귀는 다루지 않는다.
** 갱신 분실은 정상적인 DBMS라면 당연히 Level과 무관하게 당연히 통제 되어야 한다.
** 연쇄 복귀는 고립화를 통해 갱신 분실이 일어나지 않으면 일어나지 않는다.

== 병행제어 기법 ==
* '''[[트랜잭션 로킹|로킹(Locking)]]'''
** 트랜잭션이 어떤 데이터에 접근하고자 할 때 로킹 수행
** 로킹이 되어 있는 데이터에는 다른 트랜잭션이 접근할 수 없음
** 트랜잭션은 로킹이 된 데이터에 대해서만 연산 수행
** 로킹 단위: 필드, 레코드, 파일, 데이터베이스 모두 로킹 단위가 될 수 있음
** '''로킹 단위가 크면'''
*** 관리하기 용이(로킹 오버헤드 감소)하지만 병행성 수준(동시성 수준) 낮아짐
** '''로킹 단위가 작으면'''
*** 병행성(동시성 수준)이 높아지지만 관리가 까다로움(로킹 오버헤드 증가)
* '''[[2단계 로킹 규약|2단계 로킹 규약(Two-Phase Locking Protocol)]]'''
** Lock과 Unlock이 동시에 이루어지면 일관성이 보장되지 않으므로 Lock만 가능한 단계와 Unlock만 가능한 단계를 구분
** 확장단계: 새로운 Lock은 가능하고 Unlock은 불가능하다.
** 축소단계: Unlock 은 가능하고 새로운 Lock은 불가능하다.
** 직렬가능성을 보장한다.
** [[교착상태]]가 발생할 수 있다
* '''타임스탬프(Time Stamp)'''
** 데이터에 접근하는 시간을 미리 정하여서 정해진 시간(Time Stamp)의 순서대로 데이터에 접근 하여 수행
** 직렬가능성을 보장한다.
** [[교착상태]]가 발생하지 않는다.
** 연쇄복귀(Cascading Rollback)를 초래할 수 있음
* '''[[낙관적 병행제어|낙관적 병행제어(Optimistic Concurrency Control)]]'''
** 트랜잭션 수행 동안은 어떠한 검사도 하지 않고, 트랜잭션 종료 시에 일괄적으로 검사
** 트랜잭션 수행 동안 그 트랜잭션을 위해 유지되는 데이터 항목들의 지역 사본에 대해서만 갱신
** 트랜잭션 종료 시에 동시성을 위한 트랜잭션 직렬화가 검증되면 일시에 DB로 반영
* '''[[다중 버전 병행제어|다중 버전 병행제어(Multi-version, Concurrency Control)]]'''
** 여러 버전의 타임스탬프를 비교하여 스케줄상 직렬가능성이 보장되는 타임스탬프를 선택
** 충돌이 발생할 경우 복귀 수행. 연쇄 복귀 발생 가능성