데이터베이스(DB) Lock 이란? (+ 블로킹 Blocking, 데드락 Deadlock)

데이터베이스(DB) Lock

동시성 제어를 위해 사용되는 중요한 메커니즘

여러 사용자가 동시에 같은 데이터에 접근할 때, 데이터 충돌을 방지하고 데이터의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 데이터베이스 락을 사용

 

 

잠금 적용의 범위

1. 데이터베이스(Database) : 데이터베이스 백업/복구 또는 스키마 변경 작업을 수행
2. 테이블(Table) : 데이터베이스 내 모든 테이블에 락 설정, 주로 대규모 작업 및 테이블 구조 변경 시 사용
3. 페이지(Page) : 디스크나 메모리에서 관리되는 데이터 블록 = 페이지, 특정 범위에 대한 락 설정
4. 행(Row) : 특정 데이터 행에 락 설정, 여러 트랜잭션이 같은 테이블 내 서로 다른 행 작업 가능, 주로 읽기/쓰기 혼합 트랜잭션 유리
5. 컬럼(Column) : 매우 세밀한 범위로 락 설정, 대부분의 DBMS에서는 지원하지 않음 

동시성 : 컬럼(많음) > 행 > 페이지 > 테이블 > 데이터베이스(적음)
복잡성 : 컬럼(높음) > 행 > 페이지 > 테이블 > 데이터베이스(낮음)

 

데이터베이스(DB) Lock 종류

1. 낙관적 락(Optimistic Lock)

-  동시성 이슈가 생길 때 처리

-  수정할 때 수정한다고 명시하여 다른 트랜잭션이 동일 조건 값으로 수정하지 못하게 하는 것

-  락을 사용하지 않고 일반적으로 version 또는 timestamp를 보고 변경 여부 확인 후 처리하며 버전 정보가 변경되지 않았다면 데이터를 수정하고 버전을 증가, 버전이 변경되었다면 충돌이 발생한 것으로 간주하고 롤백

-  동시성 이슈가 발생했을 때 DB가 아닌 애플리케이션 단에서 처리

-- 데이터 조회 시 현재 버전 정보를 가져옴
SELECT id, name, version
FROM student
WHERE id = 1;

-- 데이터 수정 시 버전을 검증
UPDATE student
SET name = 'Jane', version = version + 1
WHERE id = 1 AND version = 2;

-- 버전이 일치하지 않으면 업데이트 실패

 

 

≫ JPA에서의 낙관적 락 

@Version 어노테이션을 통해 낙관적 락 사용 !

낙관적 락이 발생하는 경우 ObjectOptimisticLockingFailureException 예외가 발생하고 이를 애플리케이션 단에서 처리

 

2. 비관적 락(Pessimistic Lock)

-  비관적 락의 구체적인 동작 형태로는 공유 락, 베타 락이 존재

-  Repeatable Read 또는 Serializable 정도의 격리성 수준을 제공

-  장시간 트랜잭션이 유지되면 데드락 현상 발생 가능성 ↑

-- 수정 작업을 위한 배타 락 설정
SELECT id, name
FROM student
WHERE id = 1
FOR UPDATE;

-- 락이 걸린 상태에서 데이터 수정
UPDATE student
SET name = 'Jane'
WHERE id = 1;

-- 트랜잭션 종료 후 락 해제
COMMIT;

 

1. 공유 락(Shared Lock, S Lock)
   -  Read Lock이라고도 하며 데이터 읽기 전용 잠금
   -  Read Lock을 하게 되면 락을 획득한 데이터는 INSERT, UPDATE, DELETE 작업이 불가
   -  여러 트랜잭션이 공유 락을 걸 수 있으며 대신 조회 외 작업은 불가
   
   
2. 베타 락(Exclusive Lock, X Lock)
   -  Write Lock이라고도 하며 데이터 쓰기 전용 잠금
   -  Write Lock을 하게 되면 수정 중인 트랜잭션 외에 어떠한 트랜잭션의 조회 및 수정 작업 모두 불가

 

 

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비관적 락의 특징인 락을 통한 동시성 제어로 인해 발생하는 대표적인 2가지 문제

 

1. Blocking (블로킹)
한 트랜잭션이 특정 데이터에 락을 설정한 상황에서 다른 트랜잭션이 같은 데이터에 접근하려고 하면 대기 상태가 발생하는데 이 때 락이 해제될 때까지 다른 트랜잭션이 블로킹되어 다른 트랜잭션의 개입을 막는 것
트랜잭션 간 충돌이 많아질 수록 락이 해제될 동안 Latency가 길어지는 현상 발생 가능

 

[참고]

- set lock_timeout 0 : 블로킹이 걸려있으면 곧바로 종료

- set lock_timeout -1 : 블로킹이 걸려있으며 해지될 때까지 무작정 기다림 (기본값)

 

2. Deadlock (데드락 = 교착상태)

두 개 이상의 트랜잭션이 서로 상대방이 보유한 락을 기다리면서 무한 대기에 빠질 때 발생

 

[발생조건]

- 상호 배제

- 점유와 대기

- 비선점

- 환형(순환) 대기

 

해결하기 위한 방법은 없으며 회피, 예방, 탐지 및 복구 전략으로 상황에 맞는 방식을 적용

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[참조]

https://datacodingschool.tistory.com/100

https://velog.io/@bagt/Database-%EB%82%99%EA%B4%80%EC%A0%81-%EB%9D%BD-%EB%B9%84%EA%B4%80%EC%A0%81-%EB%9D%BD