Concurrency Control Using Locks in Transactions

잠금은 트랜잭션 중 공유 리소스에 대한 동시 액세스를 제어하여 데이터 일관성을 보장합니다.

### 잠금을 통한 동시성 제어: 트랜잭션 격리 이해하기
* 🔒 오늘은 데이터베이스 트랜잭션에서 잠금을 사용하여 **동시성 제어**를 구현하는 방법을 살펴보겠습니다.
* 📊 예를 들어, 변수 x의 값이 10인 데이터베이스 항목이 있는데 **트랜잭션 1이 x를 20으로 변경**하기 시작하면 인덱스와 파일 저장소를 처리하는 등 단순한 값 변경보다 더 복잡한 작업이 수반됩니다.
* ⚠ 트랜잭션 2가 동시에 x를 90으로 변경하려고 하면 **두 트랜잭션이 동일한 데이터에 동시에 쓰기를 시도**하기 때문에 예기치 않은 결과가 발생할 수 있습니다.
* 🔑 이를 해결하기 위해 각 데이터 항목에는 읽거나 쓰기 위해 획득해야 하는 잠금이 있어 **충돌을 일으킬 수 있는 동시 액세스를 방지하는 잠금 기능**을 활용합니다.
* 🛑 예를 들어 **트랜잭션 1이 x에 대한 쓰기 잠금을 획득**하고 트랜잭션 2가 동일한 작업을 시도하면 **트랜잭션 1이 잠금을 해제할 때까지 트랜잭션 2가 차단**되어 질서 정연한 실행을 보장합니다.
* 📖 또한 여러 트랜잭션이 동시에 동일한 데이터를 읽을 수지만 **모든 읽기 잠금이 해제될 때까지 쓰기 작업을 방지하는 읽기 잠금(공유 잠금)**에 대해서도 배웠습니다.
* 🔄 이러한 잠금의 호환성은 매우 중요합니다. **트랜잭션에 쓰기 잠금이 설정**되어 있으면 다른 트랜잭션은 잠금이 해제될 때까지 해당 데이터를 읽거나 쓸 수 없으므로 데이터 무결성을 유지할 수 있습니다.
* ⚙ 마지막으로, 부적절한 잠금 관리로 인해 **두 트랜잭션이 동일한 데이터를 인터리브 방식**으로 읽고 쓰면서 예기치 않은 최종 값이 발생하는 등 이상 현상이 어떻게 발생할 수 있는지 살펴보았습니다.

### 트랜잭션의 2PL 프로토콜 및 동시성 제어 이해
* 🔒 트랜잭션 관리에서 **쓰기 잠금을 획득하지 못하면 오래된 값을 읽는 등 비정상적인 결과**가 발생하여 직렬화 가능성을 방해할 수 있습니다.
* 🔄 잠금 획득 순서를 변경하여, 특히 **'Y'에서 쓰기 잠금을 획득한 후 'X'에서 잠금을 해제**함으로써 트랜잭션 충돌을 방지하고 올바른 데이터 업데이트를 보장할 수 있습니다.
* ⏳ 트랜잭션 2가 'y'에 쓰기 잠금을 유지하면 **트랜잭션 1은 'y'가 해제될 때까지 차단**되어 트랜잭션 2가 진행하여 'y'를 올바르게 업데이트할 수 있습니다.
* 📊 트랜잭션 2가 업데이트한 후 트랜잭션 1이 'y'를 읽으려고 하면 **올바른 값을 읽어서 최종 결과가 예상 결과와 일치**하는지 확인합니다.
* 🔄 2단계 잠금(2PL) 프로토콜은 **잠금 해제 작업 전에 모든 잠금 작업**이 이루어지도록 설정되어 잠재적인 교착 상태를 방지합니다.
* ⚠ 그러나 트랜잭션이 잠금을 해제하기 위해 서로를 기다리는 경우 **교착 상태가 여전히 발생**할 수 있으므로 운영 체제와 유사한 교착 상태 해결 전략이 필요합니다.
* 📚 2PL 프로토콜은 직렬화 가능성을 보장하며, **보수적 2PL 및 엄격한 2PL**과 같은 다양한 형태의 2PL은 트랜잭션 실행 및 교착 상태 회피에 서로 다른 영향을 미칩니다.
* 🔍 궁극적으로 최신 데이터베이스 시스템은 읽기 및 쓰기 작업 중 성능을 향상하고 잠금 충돌을 완화하기 위해 **잠금 메커니즘과 함께 다중 버전 동시성 제어(MVCC)**를 구현하는 경우가 많습니다.

LOCK을 활용한 concurrency control 기법을 배워봅니다. 2PL(two-phase locking)도 같이 설명드려요~

8년차 백엔드 개발자가 배워서 남주려고 만든 채널이에요

알기 쉽게 설명합니다

함께 성장했으면 좋겠어요 :)


#컴공맛집 #백엔드전문채널


쉬운코드

Concurrency Control using Locks: Basic Concepts

Introduction of a database scenario with data 'x' and transactions modifying it.

Explanation of the complexity of write operations beyond simple value changes.

Problem of concurrent transactions writing to the same data, leading to unexpected results.

Introduction of locks as a solution to concurrency control problems.

Explanation of lock mechanism: acquiring locks before reading or writing data.

Write Locks (Exclusive Locks) and Read Locks (Shared Locks)

Transaction 1 acquires a write lock on 'x' before modification.

Transaction 2 attempts to acquire a write lock on 'x', but it's blocked.

Scenario where Transaction 1 writes and Transaction 2 reads 'x'.

Summary of write locks (exclusive) and read locks (shared).

Explanation of read locks and their behavior with concurrent reads and writes.

Implementing Concurrency Control with Locks and the Two-Phase Locking (2PL) Protocol

Discussion on how locks ensure serializability and transaction isolation.

Example scenario with transactions involving 'x' and 'y'.

Demonstration of a potential concurrency issue leading to incorrect results.

Solution: Reordering lock acquisition to resolve the concurrency issue.

Two-Phase Locking (2PL) Protocol and its Variations

Explanation of the 2PL protocol: all locking operations before the first unlock operation.

Discussion on potential deadlocks in 2PL.

Introduction of different types of 2PL protocols.

Conservative 2PL: acquiring all locks before starting the transaction.

Strict 2PL (S2PL): releasing locks only at commit or rollback.

Strong 2PL (SS2PL): releasing all locks (read and write) at commit or rollback.

Limitations of 2PL and Introduction to Multi-Version Concurrency Control (MVCC)

Discussion on performance limitations of 2PL due to blocking.

Introduction of MVCC as a solution to improve concurrency.

Many modern RDBMS use a combination of locks and MVCC.

Modern RDBMS use MVCC to enhance performance.