[DB] DB Lock이란 ?

대부분의 애플리케이션에서 데이터 관리는 빼놓을 수 없죠 ! 그래서 오늘은 데이터베이스 Lock에 대해 알아보려고합니다.

 

❓Lock이란 ?

Lock의 정의는 DB의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 트랜잭션의 순차적 진행을 보장할 수 있는 직렬화 장치입니다. 즉, 트랜잭션 처리의 순차성을 보장하기 위한 방법이라고 생각하시면 됩니다.

 

Lock의 종류는 공유 Lock(Shared Lock, Read Lock, S-Lock), 배타 Lock(Exclusive Lock, Write Lock, X-Lock)로 나뉩니다.

 

🔎 공유 Lock(Shared Lock, Read Lock, S-Lock)

공유 Lock은 데이터 읽기 작업에 사용되는 Lock입니다. 공유 Lock은 공유 Lock끼리는 동시에 접근이 가능합니다. 하나의 세션에서 읽기 작업을 수행할 때, 다른 세션에서 해당 데이터를 읽어도 데이터의 정합성은 지켜지기 때문에 다른 세션의 공유 Lock을 막을 이유는 없습니다.

 

하지만 하나의 세션에서 읽기 작업을 수행할 때, 다른 세션에서 해당 데이터에 쓰기 작업을 수행한다면 기존 세션의 작업 결과가 달라질 수 있기 때문에 데이터 정합성이 지켜지지 않으므로 다른 세션의 배타 Lock 획득을 막습니다.

 

✍️ 배타 Lock(Exclusive Lock, Write Lock, X-Lock)

배타 Lock은 데이터를 변경할 때 사용되며, 트랜잭션이 완료될 때까지 유지됩니다.  하나의 세션에서 쓰기 작업을 수행할 때, 다른 세션에서 해당 데이터를 읽거나 쓰면 데이터 정합성이 깨질 수 있습니다. 다따서 다른 세션의 공유 Lock, 배타 Lock 획득을 막습니다.

 

🧱 블로킹(Blocking)

Lock을 이야기할 때 블로킹에 대한 내용은 빠질 수가 없습니다. 블로킹은 Lock간의 경합이 발생하여 특정 트랜잭션이 작업을 진행하지 못하고 대기하는 상태를 의미합니다. 블로킹을 해소하기 위해서는 이전의 트랜잭션이 완료(commit 또는 rollback)되어야하며, 뒤에 들어온 트랜잭션은 이전 트랜잭션이 마무리 되어야 이후 작업이 가능합니다. 아래 그림은 블로킹 상황을 그림으로 표현한 예시입니다.

 

Transaction A가  X-Lock을 설정한 후에 Transaction B가 S-Lock을 설정하여 Transaction B가 블로킹 상태에 진입한 것을 알 수 있습니다.

 

블로킹 상황 예시

 

🛠️ 블로킹 상태 해결 방안 

블로킹은 데이터베이스 성능 저하의 주요 원인 중 하나입니다. 아래와 같은 방법으로 블로킹을 예방하거나 해결할 수 있습니다.

 

트랜잭션 처리 시간 최소화

트랜잭션이 Lock을 보유하는 시간을 줄여야합니다. 트랜잭션 내에서 불필요한 로직을 제거하고, 꼭 필요한 작업만 포함시켜 Lock 보유 시간을 최소화합니다.

 

배치 작업 시간 분산

대량의 데이터를 처리하는 배치 작업은 트래픽이 적은 시간대에 실행하거나, 작은 단위로 나누어 처리하여 Lock 경합을 줄입니다.

 

트랜잭션 격리 수준(Isolation Level) 조정

상황에 맞는 적절한 격리 수준을 설정하여 불필요한 Lock을 줄일 수 있습니다. 하지만, 격리 수준을 낮추면 데이터 정합성 문제가 발생할 수 있으므로 적절한 상황에 맞게 결정해야 합니다.

• READ UNCOMMITTED : 가장 낮은 격리 수준, Lock 최소화
• READ COMMITTED : 대부분의 DBMS 기본값
• REPEATABLE READ : MySQL InnoDB 기본값
• SERIALIZABLE : 가장 높은 격리 수준, Lock 최대화

😈 데드락(교착상태, Dead Lock)

데드락은 두 트랜잭션 모두가 블로킹 상태에 진입하여 서로 블로킹을 해결할 수 없는 상태이고, 아래 그림은 데드락 상황을 그림으로 표현한 예시입니다.

 

Transaction A가 detail 데이터에 X-Lock을 Transaction B가 item 데이터에 X-Lock을 설정한 후 Transaction 에서 X-Lock이 설정되어있는 item 데이터에 S-Lock을 설정합니다.

item 데이터에는 이미 X-Lock 설정이 되어 있으므로 Transaction A는 블로킹 상태로 진입하게 됩니다. Transaction B에서도 X-Lock이 설정 되어있는 detail 데이터에 S-Lock을 설정합니다. detail 데이터에는 이미 X-Lock이 설정되어 있으므로 Transaction B는 블로킹 상태에 진입하게 됩니다. Transaction A, B의 블로킹 상태는 상대 트랜잭션이 종료되어야 해결되는데 서로의 트랜잭션이 블로킹 상태이기 때문에 종료되지 않으므로 데드락 상태가 됩니다.