database transaction model, ACID

database transaction

database system에서 상호작용의 단위를 말한다.
data의 추가, 수정, 삭제의 단계들을 하나로 단일 실행 단위의 작업 집합을 말한다.

예시

A가 B에게 100원을 이체하는 작업에 대해서 아래의 SQL이 모여 하나의 transaction이 된다.

BEGIN TRANSACTION
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE name = 'A';
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE name = 'B';
COMMIT TRANSACTION

이론적으로 database system은 각각의 transaction에 대해 ACID를 보장한다.
실제로는 성능 향상을 위해 각 특성들이 종종 완화 되기도 한다.

이런 transaction을 지원하는 database를 transactional database라고 부른다.
대부분의 RDB(Relational DB)는 transactional database이다.

ACID 이란?

database transaction이 안전하게 수행된다는 것을 보장하기 위한 성질이다.
아래의 네 가지 속성을 따서 ACID라고 부른다.

Atomicity (원자성)

data의 변경 operation이 single operation으로 수행되었는지를 보장하는 속성이다.
single operation이라는 것은 부분적인 성공이 없이 하나의 operation이라는 것을 말한다.
즉, 모든 변경이 수행되거나 아무 변경도 수행되지 않는 것을 말한다.

예시

A가 B에게 100원을 이체할 때 Transaction T는 두 작업을 갖게 된다.

A := A - 100
B := B + 100

A에서 출금은 성공하고, B에 입금이 실패한다면 A에서는 돈이 빠졌지만 B에는 이체되지 않는 문제가 발생한다.

원자성은 이런 문제를 해결해준다.

Consistency (일관성)

transaction이 성공적으로 완료되면 database가 항상 일관성있는 상태로 유지된다는 속성이다.
일관성이라는건 data의 손상이나 오류 등으로 인해 database의 rule을 깨지 않는 것을 말한다.

나는 일관성이 이해하기가 가장 어려웠는데, 쉽게 말하자면 invalid 한 data를 갖는 transaction 을 받아들이지 않는다는 것이다. 즉, valid data가 database에 쓰일 수 있다는 것이다.

예시

A가 B에게 100원을 이체할 때, A 가지고 있지 않다면 A는 -10원을 갖게 된다.
계좌 table의 rule이 - 값을 가질 수 없다면 이 transaction은 실패하는 것이다.
여기서 일관성을 말하자면 계좌는 항상 0 이상의 값을 갖는다 라는 일관된 규칙이 유지되는 것.

Isolation (고립성)

transaction이 다른 transaction과 별개로 동작하는 것을 보장하는 속성이다.
동일한 table에서 여러 transaction이 발생하더라도 서로 간섭하거나 영향을 끼치지 않도록 한다.
구체적으로는 하나의 tranascation의 수정이 반영되기 이전까지 다른 transaction에서 변경 사항을 확인할 수 없는 것을 말한다.

예시

A가 B에게 100원을 출금하는 작업과, A와 B의 계좌를 조회하는 작업이 동시에 발생한다고 가정하자.

T1 - A := A - 100
T2 - Read(A)
T2 - Read(B)
T1 - B := B + 100

T1에서 A에서 이체하는 작업만 수행된 사이에 A와 B의 계좌를 읽는 작업이 수행되는 경우.
tranaction이 종료되지 않은 상황에서 서로 변경사항을 확인할 수 있다면, 순간적으로 A에서는 돈이 빠졌지만 B에는 이체되지 않은 문제가 발생한다.

고립성은 이런 문제를 해결해준다.

Durability (지속성)

transaction이 성공적으로 수행된 경우 영구적으로 반영되고 시스템 오류가 발생하더라도 변경사항이 유지되고 취소되지 않는다.

예시

계좌 이체가 성공하면 이후에 오류가 발생해도 이체된 data는 변경되지 않는다.

reference

http://www.jidum.com/jidums/view.do?jidumId=906
https://www.ibm.com/docs/ko/cics-ts/5.4?topic=processing-acid-properties-transactions
https://ko.wikipedia.org/wiki/데이터베이스_트랜잭션
https://www.geeksforgeeks.org/acid-properties-in-dbms/
https://mariadb.com/resources/blog/acid-compliance-what-it-means-and-why-you-should-care/
https://www.geeksforgeeks.org/sql-transactions/