[MySQL] 트랜잭션

트랜잭션은 작업의 안정성을 보장해주는 것이다. 즉, 논리적인 작업 셋을 모두 완벽하게 처리하거나, 처리하지 못할 경우에는 원 상태로 복구해서 작업의 일부만 적용되는 현상(Partial update)이 발생하지 않게 만들어주는 기능이다.

잠금(Lock)과 트랜잭션은 서로 비슷한 개념 같지만 사실 잠금은 동시성을 제어하기 위한 기능이고, 트랜잭션은 데이터의 정합성을 보장하기 위한 기능이다. 하나의 회원 정보 레코드를 여러 커넥션에서 동시에 변경하려고 하는데 만약 잠금이 없다면 하나의 데이터를 여러 커넥션에서 동시에 변경할 수 있게 되고, 결국 해당 레코드의 값은 예측할 수 없는 상태가 된다.

트랜잭션

지금은 많이 달라졌지만 여전히 MySQL 서버에서는 MyISAM이나 MEMORY 스토리지 엔진이 더 빠르다고 생각하고 InnoDB 스토리지 엔진은 사용하기 복잡하고 번거롭다고 생각하곤 한다. 허나, MyISAM이나 MEMORY 같이 트랜잭션을 지원하지 않는 스토리지 엔진의 테이블이 더 많은 고민거리를 만들어 낸다.

아래에서 트랜잭션을 지원하지 않는 MyISAM과 트랜잭션을 지원하는 InnoDB의 처리 방식 차이를 살펴보고, 트랜잭션을 사용할 때의 주의점도 알아보자!

MySQL에서의 트랜잭션

트랜잭션은 꼭 여러 개의 변경 작업을 수행하는 쿼리가 조합됐을 때만 의미있는 개념이 아니다.

트랜잭션은 하나의 논리적인 작업 셋에 하나의 쿼리가 있든 두 개 이상의 쿼리가 있든 관계없이 논리적인 작업 셋 자체가 100% 적용(COMMIT)되거나 아무것도 적용되지 않아야(ROLLBACK 또는 오류)함을 보장해주는 것이다.

간단한 예제로 트랜잭션 관점에서 InnoDB 테이블과 MyISAM 테이블의 차이를 살펴보자.

mysql> CREATE TABLE tab_myisam (fdpk INT NOT NULL, PRIMARY KEY (fdpk)) ENGINE=MyISAM;
mysql> INSERT INTO tab_myisam (fdpk) values (3);

mysql> CREATE TABLE tab_innodb (fdpk INT NOT NULL, PRIMARY KEY (fdpk)) ENGINE=InnoDB;
mysql> INSERT INTO tab_innodb (fdpk) values (3);

위와 같이 테스트용 테이블에 각각 레코드를 1건씩 저장한 후, AUTO-COMMIT 모드에서 다음 쿼리 문장을 InnoDB 테이블과 MyISAM 테이블에 각각 실행해보자.

-- // AUTO-COMMIT 활성화
mysql> SET autocommit=ON;

mysql> INSERT INTO tab_myisam (fdpk) VALUES (1),(2),(3);
mysql> INSERT INTO tab_innodb (fdpk) VALUES (1),(2),(3);

위 쿼리 문장의 테스트 결과는 다음과 같다.

mysql> INSERT INTO tab_myisam (fdpk) VALUES (1),(2),(3);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '3' for key 'PRIMARY'

mysql> INSERT INTO tab_innodb (fdpk) VALUES (1),(2),(3);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '3' for key 'PRIMARY'

두 INSERT 문장 모두 프라이머리 키 중복 오류로 쿼리가 실패했다. 그런데 MyISAM 테이블을 조회해보면 오류가 발생했음에도 "1"과 "2"는 INSERT된 상태로 남아 있다. 이는 MyISAM 테이블은 오류가 발생하기 전 이미 INSERT된 "1"과 "2"를 그대로 두고 쿼리 실행을 종료해버리기 때문이다. MEMORY 스토리지 엔진을 사용하는 테이블도 MyISAM 테이블과 동일하게 작동한다.

하지만 InnoDB는 쿼리 중 일부라도 오류가 발생하면 전체를 원 상태로 만든다는 트랜잭션의 원칙대로 INSERT 문장을 실행하기 전 상태로 그대로 복구한다. MyISAM 테이블에서 발생하는 이러한 현상을 부분 업데이트(Partial update)라고 표현하며, 이러한 부분 업데이트 현상은 테이블 데이터의 정합성을 맞추는 데 상당히 어려운 문제를 만들어 낸다.

주의사항

트랜잭션 또한 DBMS의 커넥션과 동일하게 꼭 필요한 최소의 코드에만 적용하는 것이 좋다. 즉, 프로그램 코드에서 트랜잭션의 범위를 최소화하라는 의미다.

아래는 사용자가 게시판에 게시물을 작성한 후 저장 버튼을 클릭했을 때 서버에서 처리하는 내용을 순서대로 정리한 것이다. 실제로는 이보다 더 복잡하고 많은 내용이 있겠지만 설명의 단순화를 위해 간단하게 나열했다.

1. 처리 시작
    ==> 데이터베이스 커넥션 생성
    ==> 트랜잭션 시작
2. 사용자의 로그인 여부 확인
3. 사용자의 글쓰기 내용의 오류 여부 확인
4. 업로드된 파일 확인 및 저장
5. 사용자의 입력 내용을 DBMS에 저장
6. 첨부 파일 정보를 DBMS에 저장
7. 저장된 내용 또는 기타 정보를 DBMS에서 조회
8. 게시물 등록에 대한 알림 메일 발송
9. 알림 메일 발송 이력을 DBMS에 저장
    <== 트랜잭션 종료(COMMIT)
    <== 데이터베이스 커넥션 반납
10. 처리 완료

위 처리 절차 중에서 DBMS의 트랜잭션 처리에 좋지 않은 영향을 미치는 부분을 나눠서 살펴보자.

• 실제로 DBMS에 데이터를 저장하는 작업(트랜잭션)은 5번부터 시작되지만, 많은 개발자가 데이터베이스의 커넥션을 생성(또는 커넥션 풀에서 가져오는)하는 코드를 1번과 2번 사이에 구현하며 그와 동시에 START TRANSACTION 명령으로 트랜잭션을 시작한다. 그리고 9번과 10번 사이에서 트랜잭션을 COMMIT하고 커넥션을 종료(또는 커넥션 풀에 반납)한다. 2번과 3번, 4번의 절차가 아무리 빨리 처리된다고 할지라도 DBMS의 트랜잭션에 포함시킬 필요는 없다. 일반적으로 데이터베이스 커넥션은 개수가 제한적이어서 각 단위 프로그램이 커넥션을 물고있는 시간이 길어질수록 사용 가능한 여유 커넥션의 개수는 줄어들게 되고, 어느 순간에는 각 단위 프로그램에서 커넥션을 가져가기 위해 기다려야 하는 상황이 발생할 수도 있다.
• 메일 전송이나 FTP 파일 전송 작업 또는 네트워크를 통해 원격 서버와 통신하는 등과 같은 작업은 어떻게 해서든 DBMS의 트랜잭션 외에서 하는 것이 좋다. 프로그램이 실행되는 동안 메일 서버와 통신할 수 없는 상황이 발생하면 웹 서버뿐 아니라 DBMS 서버까지 위험해지는 상황이 발생할 것이다.
• 위 처리 절차에는 DBMS의 작업이 크게 4개가 있다. 사용자가 입력한 정보를 저장하는 5번과 6번 작업은 반드시 하나의 트랜잭션으로 묶어야 하며, 7번 작업은 저장된 데이터의 단순 확인 및 조회이므로 트랜잭션에 포함할 필요는 없다. 그리고 9번 작업은 조금 성격이 다르기 때문에 이전 트랜잭션(5번과 6번 작업)에 함께 묶지 않아도 무방해 보인다(상황에 따라 다르겠지만). 이러한 작업의 별도의 트랜잭션으로 분리하는 것이 좋다. 그리고 7번 작업은 단순 조회라고 본다면 별도로 트랜잭션을 사용하지 않아도 무방해 보인다.

문제가 될 만한 세 가지를 보완해서 처리 절차를 다시 설계해보자.

1. 처리 시작
2. 사용자의 로그인 여부 확인
3. 사용자의 글쓰기 내용의 오류 여부 확인
4. 업로드된 파일 확인 및 저장
    ==> 데이터베이스 커넥션 생성(또는 커넥션 풀에서 가져오기)
    ==> 트랜잭션 시작
5. 사용자의 입력 내용을 DBMS에 저장
6. 첨부 파일 정보를 DBMS에 저장
    <== 트랜잭션 종료(COMMIT)
7. 저장된 내용 또는 기타 정보를 DBMS에서 조회
8. 게시물 등록에 대한 알림 메일 발송
    ==> 트랜잭션 시작
9. 알림 메일 발송 이력을 DBMS에 저장
    <== 트랜잭션 종료(COMMIT)
    <== 데이터베이스 커넥션 반납(또는 커넥션 풀에 반납)
10. 처리 완료

위의 예제가 최적의 트랜잭션 설계는 아닐 수 있으며, 업무 특성에 따라 크게 달라지겠지만 결국 프로그램의 코드가 데이터베이스 커넥션을 가지고 있는 범위와 트랜잭션이 활성화돼 있는 프로그램의 범위를 최소화해야 한다는 것이다. 또한, 코드의 라인 수가 1~2줄이라고 할지라도 네트워크 작업이 있는 경우에는 반드시 트랜잭션에서 배제해야 한다. 이런 실수로 인해 DBMS 서버가 높은 부하 상태로 빠지거나 위험한 상태에 빠지는 경우가 번번하게 발생한다.

요약

• 트랜잭션의 작업의 안정성을 보장해주는 것이다.
• 잠금은 동시성을 제어하기 위한 기능이고, 트랜잭션은 데이터의 정합성을 보장하기 위한 기능이다.
• MyISAM 스토리지 엔진이나 MEMORY 스토리지 엔진은 쿼리 중 오류가 발생하는 경우, 이전 쿼리 실행 내용까지는 부분 업데이트 처리한다.
• InnoDB 스토리지 엔진은 쿼리 중 일부라도 오류가 발생하면 전체를 원 상태로 만든다.
• 트랜잭션은 꼭 필요한 최소 범위의 코드에만 적용하는 것이 좋다. 즉, 프로그램 코드에서 트랜잭션의 범위를 최소화하자.
• 네트워크 작업이 있는 경우 트랜잭션에서 배제해야 한다. 잘못될 경우, DBMS 서버 부하가 심해진다.

Reference
백은빈, 이성욱. 『Real MySQL 8.0』. 위키북스, 2022