데이터베이스 시스템에서 동시성을 제어하는 방법

대표적인 동시성 제어 방식인 MVCC와 Lock-Based Concurrency Control

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MVCC (Multi-Version Concurrency Control)

MVCC는 데이터의 여러 버전을 유지하여 트랜잭션이 동시에 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 하는 방식이다. 각 트랜잭션은 자신만의 일관된 스냅샷을 기반으로 데이터를 읽어, 다른 트랜잭션의 변경 사항에 영향을 받지 않는다. 데이터의 각 버전을 유지하여 읽기 작업이 쓰기 작업과 독립적으로 이루어질 수 있다. 트랜잭션은 시작 시점의 스냅샷을 기반으로 데이터를 읽어, 다른 트랜잭션의 변경 사항을 보지 못한다. 또한 읽기 작업 시 잠금을 사용하지 않아 높은 동시성을 제공한다. 읽기 작업이 잠금에 의해 지연되지 않아, 읽기 중심의 애플리케이션에서 우수한 성능을 보인다. 읽기 작업 시 잠금을 사용하지 않으므로, 쓰기 작업과의 충돌이 줄어든다. 하지만 여러 버전의 데이터를 유지해야 하므로 저장 공간이 더 많이 필요할 수 있다. 트랜잭션이 시작된 시점의 데이터 상태를 기반으로 읽기 작업을 수행하여 일관성을 유지한다. 또 갭락과 넥스트키 락을 통해 팬텀 리드를 방지한다.

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Lock-Based Concurrency Control

Lock-Based 방식은 데이터에 접근할 때 잠금(Lock) 을 사용하여 동시성을 제어한다. 트랜잭션이 데이터를 읽거나 수정할 때 해당 데이터에 잠금을 걸어 다른 트랜잭션의 접근을 제한한다. 즉, 잠금을 통해 데이터의 일관성과 무결성을 직접적으로 제어한다. 데이터에 접근할 때 잠금을 걸어 다른 트랜잭션의 접근을 제한한다. 읽기 작업은 공유 잠금을, 쓰기 작업은 배타 잠금을 사용하여 동시성을 제어한다. 많은 다수의 트랜잭션이 동일한 데이터에 접근할 경우 성능 저하가 발생할 수 있다. 또 잘못된 잠금 순서나 설계로 인해 교착 상태(Deadlock)가 발생할 위험이 있다.

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MVCC vs Lock-Based Concurrency Control

실제 데이터베이스 시스템, 특히 MySQL의 InnoDB는 MVCC와 Lock-Based 방식의 장점을 결합하여 동시성 제어를 최적화한다. 읽기 트랜잭션은 MVCC를 사용하여 일관된 스냅샷을 기반으로 데이터를 읽으므로, 잠금을 최소화하고 높은 동시성을 유지할 수 있다. 쓰기 트랜잭션은 잠금을 사용하여 데이터의 일관성과 무결성을 유지하면서, 동시에 데이터 충돌을 방지한다.