[DB] 트랜잭션이란 무엇인가?

서론

오늘은 트랜잭션에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

본론

트랜잭션이란?

데이터베이스(이하 DB)에서 더 이상 나눌 수 없는 최소의 실행 단위를 말합니다. 또 DB는 하나의 트랜잭션을 수행할 때 온전히 그 명령이 실행되는 것 보장하며, 실행 도중 오류가 발생하면 해당 쿼리를 실행하기 이전 상태로 되돌림으로써 데이터의 일관성을 보장합니다.

트랜잭션의 실행과정

DB에서는 명령이 끝날 때까지 수행 내역을 로그에 보관합니다. DB에서 반영된 내용을 재반영하기 위한 Redo Log와 수행에 실패해 이전의 상태로 되돌리는 Undo Log를 이용해, 트랜잭션이 수행될 수 있도록 합니다.

트랜잭션의 성질

1. 원자성 (Atomicity)
   • 트랜잭션은 DB 작업의 논리적인 작업 단위로, 트랜잭션은 DB에 모두 반영되거나 아니면 전혀 반영되지 않아야 한다는 것입니다.
2. 독립성 (Isolation)
   • 어떤 하나의 트랜잭션이라도, 다른 트랜잭션의 연산에 끼어들 수 없다는 점을 말합니다.
3. 지속성 (Durability)
   • 트랜잭션이 완료됐을 때, 결과는 영구적으로 반영되어야 합니다.
4. 일관성 (Consistency)
   • 트랜잭션의 작업 처리 결과가 항상 일관성 있어야 한다는 것이다.

예시

설명이 어려우니 예를 들어, 설명해보겠습니다. 사용자(A)가 다른 사용자(B)에게 송금해야 하는 상황을 생각해봅시다. A의 통장에서 보낼 금액만큼 차감되고 B의 통장에는 A가 보낸만큼 금액이 추가되어야 합니다. 작업 도중 하나만 성공하고 나머지가 실패한다면, 문제가 발생될 것입니다. 일련의 과정이 모두 성공해야, 작업이 성공될 수 있습니다.

하나로 묶여 있는 동작이 성공적으로 수행되면, 이를 데이터베이스에 반영해야 합니다. 이는 DB가 일관성 있는 상태이며, 하나의 트랜잭션이 끝났다는 의미로 트랜잭션 커밋이라고 합니다. 이 연산을 사용하면 수행했던 트랜잭션이 로그에 저장되며, 후에 Rollback 연산의 새로운 기준점이 됩니다. 반대로 하나의 트랜잭션 처리가 비정상적으로 종료되어 원자성이 꺠진 경우, 트랜잭션을 처음부터 다시 시작하거나, 트랜잭션의 부분적으로만 연산된 결과를 취소하는 경우를 롤백이라고 합니다.

스프링에서의 트랜잭션

1. 인터페이스

스프링은 트랜잭션 추상화 인터페이스인 PlatformTransactionManager을 제공하여, 다양한 DataSource에 맞게 트랜잭션을 관리할 수 있도록 돕습니다. getTransaction, rollback, commit으로 구성됩니다. getTransaction 메서드를 통해, 파라미터로 전달되는 TransactionDefinition에 따라 트랜잭션을 시작합니다. 트랜잭션을 문제 없이 마치면 commit을, 문제가 발생하면 rollback 메서드를 실행합니다.

public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {   TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition);   void commit(TransactionStatus status);   void rollback(TransactionStatus status); }

2. 구현체

스프링엔 대표적으로 DataSourceTransactionManager, JpaTransactionManager, JtaTransactionManager가 있습니다. 아래와 같이, 코드 상으로 직접 구현하는 방식이 있습니다.

public void method(){   PlayformTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(datasource);    // 트랜잭션 시작   TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());    try {     update(user); // 비즈니스 로직      transactionManager.commit(status);   } catch(Exception e){     transactionManager.rollback(status);     throw e;   } }

그 외에도 AOP를 이용한 선언적 트랜잭션을 사용할 수 있습니다. 선언적 트랜잭션은 tx 네임스페이스를 사용하는 방안과 어노테이션을 기반으로 설정하는 방안이 있습니다. 전자는 Bean 설정 파일에서 트랜잭션 매니저를 등록하고 속성과 대상을 정의해 트랜잭션을 적용하겠다고 명시하는 것입니다. 이렇게 적용하면 코드에는 영향을 주지 않고 일괄적으로 트랜잭션을 적용하고 변경할 수 있다는 장점이 있습니다.

<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.dataSource.DataSourceTransactionManager">   <property name="dataSource"></property> </bean>

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="transactionManager">   <tx:attributes>     <tx:method name="*" />   </tx:attributes> </tx:advice>

<aop:config>   <aop:pintcut id="txPointcut" expresstion="execution(* *..MemberDao.*(..))" />   <aop:advisor advice-ref="txAdvice" pointcut-ref="txPointcut" /> </aop:config>

트랜잭션 어노테이션은 메서드, 클래스, 인터페이스 등에 적용할 수 있습니다. 클래스 상단에 적용된 어노테이션은 클래스의 모든 메서드에 적용되며, 하위 메서드에 어노테이션이 중첩될 경우에는 클래스 메서드, 클래스, 인터페이스 메서드, 인터페이스 순으로 우선순위를 갖고 적용됩니다.

어노테이션이 적용된 메서드는 메서드 시작부터 트랜잭션이 시작되고, 메서드를 성공적으로 끝마치면 트랜잭션 커밋, 도중에 문제가 발생하면 롤백하는 과정이 진행됩니다. 어노테이션은 데이터베이스에 여러 번 접근하면서 하나의 작업을 수행하는 서비스 계층 메서드에 붙이는 것이 통상적입니다. 세밀한 설정을 손쉽고 간편히 할 수 있다는 장점이 있습니다.

@Service @Transactional public class CrewService {   private final CrewRepository crews;    public CrewService(final CrewRepository crews){     this.crews = crews;   }    @Transactional   public sendMoney(){     Crew sally = crews.findByName("샐리");     if(sally.money < 10000){       throw new IllegalArgumentException("잔액이 부족합니다.");     }     sally.moeny -= 10000;     Crew bada = crews.findByName("바다");     bada.money += 10000;   } }

아래 코드는 실제 Transactional 어노테이션의 내부 코드를 담고 있습니다.

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited @Documented public @interface Transactional {   @AliasFor("transactionManager")   String value() default "";    @AliasFor("value")   String transactionManager() default ""l    String[] label() default {};    Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED; // 트랜잭션 전파  }

스프링 트랜잭션 설정

1. propagation(트랜잭션 전파) : 트랜잭션의 경계에서 이미 진행 중인 트랜잭션이 있을 때, 어떻게 동작할지 결정하는 것을 말합니다.
   • REQUIRED : 이미 실행된 트랜잭션(A)이 있을 때, 다른 트랜잭션(B)이 실행되면 두 메서드가 하나의 트랜잭션으로 실행됩니다. 따라서 어느 메서드에서 문제가 발생하더라도 롧백 처리됩니다.
   • SUPPORTS : 진행 중인 트랜잭션이 있으면 REQUIRED처럼 동작하고 없으면 트랜잭션 없이 메서드를 실행합니다.
   • MANDATORY : 진행 중인 트랜잭션이 있으면 REQUIRED처럼 동작하고 없으면 예외가 발생됩니다.
   • REQUIRES_NEW : 무조건 새로운 트랜잭션을 생성합니다. 각각의 트랜잭션이 롤백되더라도 서로 영향을 주지 않습니다.
   • NESTED : 부모 트랜잭션이 존재한다면 중첩 트랜잭션을 생성합니다. 중첩된 트랜잭션 내부에서 롤백 발생시 해당 중첩 트랜잭션의 시작 지점 까지만 롤백됩니다.
   • NEVER : 트랜잭션을 생성하지 않습니다. 부모 트랜잭션이 존재한다면 예외를 발생시킵니다.
2. isolation(트랜잭션 격리) : 동시에 여러 트랜잭션이 실행될 때, 트랜잭션의 작업내역을 다른 트랜잭션에게 공개할 지 여부를 결정합니다. 가능한 많은 트랜잭션을 동시에 진행하면서도 문제가 생기지 않도록 처리하기 위해 사용합니다.
   • DEFAULT : 일반적으로 DB에서는 READ_COMMITTED로 설정되어 있습니다.
   • READ_UNCOMMITTED : 가장 낮은 격리 수준으로, 아직 커밋되지 않은 데이터를 다른 트랜잭션이 읽을 수 있는 설정을 말합니다.
   • READ_COMMITTED : 두번째로 낮은 수준으로, 커밋되지 않은 데이터는 읽어올 수 없습니다.
   • REPEATABLE_READ : 하나의 트랜잭션이 읽은 로우를 다른 트랜잭션이 수정할 수 없습니다.
   • SERIALIZABLE : 동시에 같은 테이블의 정보를 접근할 수 없습니다. 하지만 트랜잭션을 순차적으로 수행하는 것과 다를 바 없어서 성능이 매우 떨어지니 극단적인 상황에만 사용해야 합니다.
3. timeout : 초 단위로 시간 제한을 두고 롤백 처리됩니다.
4. readOnly : 트랜잭션 작업 안에서 update, insert, delete 옵션이 실행됩니다.
5. rollbackFor : 트랜잭션은 런타임 에러와 Error가 발생했을 때에만 발생되나, 특정 exception을 롤백 처리를 추가로 처리해줄 수 있습니다.
6. noRollbackFor : 런타임 예외인 IOEception이나 SqlExepction이 발생하면 롤백 대상인 두 예외를 롤백하지 않고 커밋하도록 합니다.

참고한 사이트

[10분 테코톡] 🐤 샐리의 트랜잭션
[10분 테코톡] 🙊 에이든의 트랜잭션 메커니즘
트랜잭션이란?
트랜잭션의 전파 설정별 동작