데이터베이스 병행 제어 기법

문제2) 데이터베이스 병행 제어 기법 및 필요성

답)

 

1. DB일관성을 위한 동시성 제어의 정의 및 필요성

정의	다수의 트랜잭션이 동일한 데이터에 동시에 접근하려고 할 때, 각 트랜잭션이 독립적으로 수행된 결과를 보장하는 기법
필요성	트랜잭션 처리 결과의 직렬성 보장, 동시 실행 트랜잭션 수를 최대화, 데이터 무결성 보장 병행 작업에 의해 발생할 수 있는 데이터 베이스의 비 일관성 방지
	갱신손실	한 트랜잭션의 갱신을 다른 트랜잭션이 덮어써 갱신 무효화
	현황파악오류	읽기 작업 트랜잭션이 쓰기 작업 트랜잭션의 중간 데이터를 읽어 일관성 손실
	모순성	한 트랜잭션이 여러 데이터를 갱신하는 동안 다른 트랜잭션이 어떤 것은 갱신 전 값을 읽고 어떤 것은 갱신 후 값을 읽어 불일치 발생
	연쇄복귀	한 트랜잭션이 Rollback 연산을 수행하는 도중 다른 트랜잭션 Rollback 될 데이터를 읽어 발생하는 오류

 

2. 데이터베이스 동시성 제어 기법

 

기법	설명항목	상세설명
Timestamp	정의	트랜잭션 순서를 미리 선정하는 시스템 전체에서 유일한 값(timestamp)을 기준으로 직렬 순서를 결정하는 기법
	구현방법	시스템 시계	트랜잭션이 요청될 때 시스템 시간을 Timestamp로 활용
		논리적 계수기	트랜잭션이 요청될 때마다 증가하는 시스템 내 계수기 활용
	수행방식	쓰기 트랜잭션 T
		읽기 트랜잭션 T
	특징	Locking이 없어 Deadlock 미 발생 Locking과 Dead Lock 탐지에 소요되는 전송 오버헤드 감소 연쇄 복귀 (Cascading Rollback)는 보장하지 못함
Locking	정의	트랜잭션이 작업 수행을 위해 접근한 데이터에 다른 트랜잭션이 접 할 수 없도록 차단하는 독점적 제어 권한을 활용하는 기법
	연산유형	공유 락 (Shared Lock)	Write 없는 트랜잭션이 공유 락을 설정하고 다른 트랜잭션의 데이터 조회 허용. Write 포함된 트랜잭션은 락 해제 대기
		독점 락 (Exclusive Lock)	독점 락을 설정한 트랜잭션에 read, write 권한 독점 부여 다른 트랜잭션 접근 불가하며 shared lock 도 설정 불가
	수행방식 (2PL)	Locking은 트랜잭션 내에서 lock 과 unlock이 섞여서 발생하면 직렬성 보장 불가 Locking기법의 한계 보완을 위해 2-Phase Locking(2PL) 기법이 등장하였으며, lock수행 단계와 unlock 수행 단계 두 단계로 락킹 수행
	특징	Locking 단위 작을수록 오버헤드 증가, 공유성 높음 Locking 단위 클수록 오버헤드 감소, 공유성 낮음
	정의	같은 데이터를 동시에 수정하지 않을 것이라고 가정하고 트랜잭션 종료 시 다른 트랜잭션에 의하여 값이 변경되었는지 검증하는 기법
	구현요소	판독단계(Read)	데이터 사본을 생성하여 읽기와 갱신 수행
		확인단계(Validation)	충돌 직렬 가능성 검사
		기록단계(Write)	간섭 있는 트랜잭션은 재실행, 간섭 없는 트랜잭션은 결과 쓰기 작업 수행
	수행방식	트랜잭션의 실행을 3단계로 나누고, 단계별 Timestamp 설정 확인 검사 조건 3가지 중 하나 이상 만족하는 경우 트랜잭션 간 간섭이 없는 것으로 간주하고 쓰기 작업 수행
	특징	Deadlock 없음, 연쇄 복귀 없음, 순환적 재 시작 발생
다중버전 병행제어 구현방법	정의	여러 버전의 데이터 값을 저장하며 트랜잭션 시작 시점 이후 변경된 값을 발견하면 저장된 일관성 있는 버전(CR Copy)를 활용하는 기법
	접근법	Multi Generation Architecture	데이터베이스에 다중 버전의 레코드를 저장, 불필요할 때 저장해둔 레코드 버림, PostgreSQL, FireBird, SQL Server 해당
		Undo Segment Architecture	최신 버전의 데이터만 데이터베이스 내에 저장, Undo 를 이용해 이전 버전의 데이터를 재구성, Oracle, MySQL/InnoDB 해당
	수행방식	Multi Generation Architecture : Tuple을 update 할 때 New Tuple을 새롭게 추가하고 Old Tuple은 유효 범위를 마킹하여 처리 Undo Segment Architecture : SCN이 더 최신인 블록은 Undo segment 에서 조회
	특징	Lock을 대기하지 않으므로 동시성 구현 뛰어남, 과거 버전 데이터 저장 및 I/O에 따른 오버헤드 증가

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