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트랜잭션과 ACID

트랜잭션 (Transaction)

📝 개념 정의

데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위입니다.

핵심:

  • 여러 개의 쿼리를 하나로 묶는 단위
  • 데이터의 정합성을 보장
  • All or Nothing (완료 → Commit, 실패 → Rollback)

🔄 트랜잭션 연산

COMMIT

  • 작업 내용을 DB에 영구적으로 저장
  • Transaction 종료

ROLLBACK

  • 작업을 모두 취소하고 이전 상태로 복구
  • Transaction 종료

AUTOCOMMIT

  • 각 쿼리에 자동으로 Transaction 처리
  • 쿼리 성공 시 자동 Commit
  • 실행 중 문제 발생 시 Rollback
  • MySQL은 기본적으로 AUTOCOMMIT enabled

💰 예시: 계좌 이체

상황

🐰 주디 계좌: 200만 원
🐱 송송 계좌: 100만 원

주디가 송송에게 10만 원 이체

Transaction 구성

START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = balance - 100000 WHERE id = "주디";
UPDATE account SET balance = balance + 100000 WHERE id = "송송";
COMMIT;

결과:

🐰 주디 계좌: 190만 원
🐱 송송 계좌: 110만 원

Rollback 예시

START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = balance - 100000 WHERE id = "주디";
ROLLBACK;  -- 주디 계좌는 다시 190만 원으로 복구

🔧 Java/Spring 구현

Java 예시

public void transfer(String fromId, String toId, int amount) {
    try {
        Connection connection = ...;
        connection.setAutoCommit(false);  // START TRANSACTION
        ...  // update at fromId
        ...  // update at toId
        connection.commit();
    } catch (Exception e) {
        connection.rollback();
    } finally {
        connection.setAutoCommit(true);
    }
}

Spring Boot

@Transactional
public void transfer(String fromId, String toId, int amount) {
    // 간단하게 어노테이션으로 구현
}

📊 트랜잭션 상태

         ┌─────────┐
         │ Active  │ (실행 중)
         └────┬────┘
              │
      ┌───────┴───────┐
      │               │
┌─────▼──────┐  ┌────▼────┐
│ Partially  │  │ Failed  │
│ Committed  │  └────┬────┘
└─────┬──────┘       │
      │              │
┌─────▼──────┐  ┌────▼────┐
│ Committed  │  │ Aborted │
└────────────┘  └─────────┘

상태 설명

  • Active: Transaction 실행 중
  • Partially Committed: 데이터 변경을 메모리에만 적용 (DB 미반영)
  • Committed: 정상 완료, DB에 데이터 쓰기 완료 (Rollback 불가)
  • Failed: 오류로 실패
  • Aborted: 취소, 이전 데이터로 복구

✅ ACID 속성

1. 원자성 (Atomicity)

All or Nothing

특징:

  • 모두 수행되거나 전혀 수행되지 않음
  • Commit 이전에는 메모리 버퍼에만 저장
  • 실패 시 디스크에 반영하지 않음

예시:

  • 이체 작업: 출금 + 입금 모두 성공 또는 모두 실패

2. 일관성 (Consistency)

Transaction 전후로 데이터 일관성 유지

특징:

  • DB에 정의된 Rules 위반 시 Rollback
  • Constraints, Trigger 등 검증

예시: 잔액 음수 방지

CREATE TABLE account (
    ...,
    balance INT,
    CHECK (balance >= 0)
);

상황:

  • 주디 계좌: 200만 원
  • 210만 원 이체 시도 → 잔액 -10만 원

결과:

  • CHECK 제약 위반 → Inconsistent → Rollback

3. 격리성 (Isolation)

각 Transaction이 독립적으로 수행

특징:

  • 병렬 Transaction이 서로 간섭하지 않음
  • 순차적으로 실행되는 것처럼 동작
  • 여러 Isolation Level 제공

예시: 동시 Transaction

초기 상태:
🐰 주디 계좌: 200만 원
🐱 송송 계좌: 100만 원

Transaction 1 (주디 → 송송 이체 10만 원):

START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = balance - 100000 WHERE id = "주디";
UPDATE account SET balance = balance + 100000 WHERE id = "송송";
COMMIT;

Transaction 2 (송송 ATM 입금 20만 원):

START TRANSACTION;
UPDATE account SET balance = balance + 200000 WHERE id = "송송";
COMMIT;

Isolation 없이 동시 실행 시 문제:

  • Transaction 2가 Transaction 1의 중간 상태 읽기 가능
  • 데이터 불일치 발생

Isolation 보장:

  • 각 Transaction이 독립적으로 실행
  • 최종 결과 일관성 유지

4. 지속성 (Durability)

Commit된 Transaction은 영구적으로 저장

특징:

  • 시스템 장애 발생 시에도 데이터 유지
  • 체크섬, 저널링, 롤백 기능

보장:

  • Committed 상태에서는 철회 불가능

🎯 Transaction 설계의 중요성

개발자의 역량:

  • Transaction을 어떻게 정의하고 사용할지는 개발자가 결정
  • 구현 기능과 ACID 속성 이해 필수
  • 적절한 Transaction 정의로 데이터 정합성 보장

고려사항:

  • Transaction 범위 설정
  • Isolation Level 선택
  • 성능과 일관성 Trade-off

❓ 면접 질문 예시

Q1. Transaction이란 무엇인가요?

답변: 데이터베이스에서 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위입니다. 여러 쿼리를 하나로 묶어 All or Nothing 방식으로 처리하며, 모두 성공하면 Commit, 하나라도 실패하면 Rollback하여 데이터의 정합성을 보장합니다.

Q2. ACID 속성을 설명해주세요.

답변:

  • Atomicity(원자성): All or Nothing, 모두 수행되거나 전혀 수행되지 않음
  • Consistency(일관성): Transaction 전후로 데이터 일관성 유지, DB 제약조건 위반 시 Rollback
  • Isolation(격리성): 각 Transaction이 독립적으로 수행, 동시 실행 시에도 순차 실행처럼 동작
  • Durability(지속성): Commit된 Transaction은 영구 저장, 시스템 장애 시에도 유지

Q3. Isolation이 중요한 이유는?

답변: 여러 Transaction이 동시에 실행될 때 서로 간섭하지 않도록 보장하기 위해서입니다. Isolation이 없으면 한 Transaction이 다른 Transaction의 중간 상태를 읽어 데이터 불일치가 발생할 수 있습니다. Isolation Level을 적절히 설정하여 성능과 일관성의 균형을 맞출 수 있습니다.

Q4. Commit과 Rollback의 차이는?

답변: Commit은 Transaction의 모든 작업을 DB에 영구적으로 저장하고 Transaction을 종료합니다. Rollback은 Transaction의 모든 작업을 취소하고 이전 상태로 복구한 후 Transaction을 종료합니다. Commit 후에는 Rollback이 불가능합니다.

Q5. Transaction을 어떻게 설계해야 하나요?

답변: 구현하려는 기능과 ACID 속성을 이해하여 적절한 범위로 Transaction을 정의해야 합니다. Transaction 범위가 너무 크면 성능이 저하되고, 너무 작으면 데이터 정합성이 깨질 수 있습니다. 또한 Isolation Level을 적절히 선택하여 성능과 일관성의 균형을 맞춰야 합니다.

📚 원본 참고 자료

출처: 2023-CS-Study

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