[DB] 데이터베이스 동시성 제어 (Concurrency Control)

다수의 사용자 다중의 트랜잭션 사이에 데이터베이스 일관성 보장

데이터베이스 동시성 제어 (Concurrency Control)

멀티유저 환경에서 데이터베이스는 여러 사용자가 동시에 접근할 때에도 데이터 일관성(Data Integrity)을 유지해야 한다. 이를 위해 DBMS에서는 동시성 제어 매커니즘을 도입한다. 동시성 제어는 다중 요청이 같은 데이터에 접근해도 데이터 손상이나 일관성 문제를 방지하도록 설계되었다.

 

1️⃣ 동시성 제어란?

• 멀티유저 환경에서 동시 접근
  
  • 멀티유저: 단일 DB 인스턴스 내 다수 스레드 + 여러 인스턴스
  • 다수의 트랜잭션이 동시에  같은 데이터에 접근하는 상황
• 주요 목표
  
  • Data Integrity(데이터 무결성)보장
  • Data Consistencty(데이터 일관성) 유지
  • 데이터 충돌 방지 및 성능 최적화

2️⃣ 동시성 제어의 핵심: Locking Mechanism

데이터베이스는 동시성 문제를 해결하기 위해 Locking Mechanism을 활용한다.

두 가지 주요 접근 방식으로 나뉜다.

1. Pessimistic Lock(비관적 락)
   • 충돌 가능성을 미리 예측하고 데이터 잠금을 통해 이를 방지하는 방식.
2. Optimistic Lock(낙관적 락)
   • 충돌 가능성을 무시하고 작업 후 검증 단계에서 충돌 여부를 확인하는 방식.

Lock type	특징	주요 활용 환경
Pessimistic	작업 전에 Lock을 설정하여 충돌 방지	RDBMS, 충돌 가능성 높은 환경
Optimistic	작업 후 충돌 검증. Lock 없이 성능 최적화	NoSQL, 동시성이 중요한 환경

3️⃣ Pessimistic Lock(비관적 락)

💡 주요 특징

1. 선락 체크 → 후작업

• 데이터를 접근하기 전에 Lock 설정
• 충돌 가능성을 미리 방지

2. 주요 활용 환경

• 쓰기 작업 비중이 높은 환경
• 데이터 무결성 절대 보장 필요

3. 잠금 방식

• Shared Lock (S-Lock): 읽기 전용 잠금 → 다수의 읽기 가능 / 쓰기 불가
• Exclusive Lock (X-Lock): 쓰기 전용 잠금 → 모든 접근 불가

4. 데이터베이스 빌트인 Lock

• DBMS가 트랜잭션 단위로 내부적으로 Lock을 관리한다.
• Lock이 데이터 무결성을 보장하며, 개발자가 직접 Lock 구현 부담이 적다.
• 주요 사례: MySQL InnoDB, Oracle

5. 장점과 단점

장점	단점
데이터 무결성 보장	동시성 감소, 데드락 발생 가능
충돌 방지	잠금 획득 대기 시간 증가

 

💥 데드락(Deadlock)

• 데드락 발생 상황
  
  1. 트랜잭션 A: 데이터 D1 잠금 후 D2 접근 대기
  2. 트랜잭션 B: 데이터 D2 잠금 후 D1 접근 대기
  3. 두 트랜잭션이 서로의 자원을 기다리며 무한 대기 상태

4️⃣ Optimistic Lock(낙관적 락)

💡 주요 특징

1. 선작업 → 후버전 체크

• 작업 수행 후, Commit 시점에서 충돌을 검증한다.
• 충돌 발생 시 롤백 및 재시도

2. 주요 활용 환경

• 읽기 작업 비중이 높은 환경
• 분산 데이터 처리 NoSQL 시스템 (DynamoDB, Redis)

3. 소프트웨어적 Lock

• Lock 기능을 데이터베이스가 아닌 애플리케이션 소프트웨어에서 구현
• 데이터에 버전 정보를 추가하여 변경 시 충돌을 검증
• 주요 사례: DynamoDB, Redis

4. 버전 관리 방식

• Version 필드 추가: 데이터 변경 시 버전 증가
• 충돌 시 OptimisticLockException 발생

5. 동작 예시

1. 트랜잭션 T1과 T2의 동시 작업
   • T1: 9시 0분에 데이터 (값=0)를읽음 → 9시 1분에 값=1 저장
   • T2: 9시 0분에 동일한 데이터(값=0)를 읽음 → 9시 2분에 값=2 저장 시도
2. 충돌 발생
   • T2는 Commit 시점에서 데이터 버전이 변경되었음을 확인 → 충돌 감지
3. 처리
   • T2의 작업 롤백
   • 개발자가 직접 충돌 처리를 구현해야함
   • 예시: OptimisitcLockException 발생

6. 장점과 단점

장점	단점
성능 최적화, 동시성 증가	데이터 무결성 보장 수준 낮음
Lock 없이 작업 가능	충돌 처리 로직 추가 개발 필요

5️⃣ Pessimistic vs Optimistic Lock

구분	Pessimisitc Lock	Optimisitc Lock
동작방식	선잠금 → 후작업	선작업 → 후버전체크
Lock 구현	데이터베이스 빌트인	소프트웨어적
주요 활용 환경	RDBMS (충돌 가능성 높은 환경)	NoSQL (동시성이 중요한 환경)
장점	데이터 무결성 보장	성능 향상, 동시성 증가
단점	둥시성 저하, 데드락 발생 위험	충돌 시 추가 개발 필요
주요 사용 사례	금용 시스템, ERP	IoT, 소셜 미디어, 분산 데이터 처리

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ℹ️ 참고

[ASAC 6기 강의자료]