데이터베이스 Isolation Level (고립수준)

데이터베이스의 교통 신호등

데이터베이스의 목적중에 가장 큰 것은 데이터의 공유라고 할 수 있다.
따라서 데이터베이스는 여러 사용자가 동시에 접근해서 데이터를 Insert , update , delete
할 수밖에 없다.  사거리 교통신호등이 없다고 생각해보자.. 아마 사방에서 차들이
제각기 주행하면서 아마도 충돌사고가 날 것이다. 데이터베이스도 마찬가지다. 여러 사용자가
동시에 데이터에 접근을 하기 때문에 사거리 교통신호등 처럼 교통정리를 안해주면 데이터는
정합성이 깨지면서 엉망이 될 것이다.
그래서 데이터베이스에서는 이러한 데이터에 대한 접근 즉 Transaction 에 대한 4원칙 즉
ACID를 따르도록 되어 있으며 이 ACID를 보장하기 위해서는 Isolation Level (격리수준) 을 결
정해서 적용해야 한다.

Transacton 이란?

트랜잭션(Transaction) 에 대한 개념 정의를 먼저 할 필요가 있다.
데이터베이스에서 트랙잰션(Transaction) 이란 데이터에 대한 하나의 논리적 실행 단계를
말한다.  좀 어려운 용어정의인데.. 예를 들자면  계좌이체를 생각해 보면 계좌이체는
A라는 송신자 통장에서 돈을 빼서 B라는 수신자의 통장에 돈을 넣는 2가지 단계로 
이루어 지듯이 이 두단계에서 데이터에 대한 처리를 하는 논리적 행위를 트랜잭션
(Transaction) 이라고 한다.
그런데 만약 A송신자 통장에서 돈만 빠져나가고 B 수신자 통장에는 오류가 나서 돈이
안들어 왔다면 정말 큰일이다. 따라서 트랙잭션은 이 다음에 설명할 ACID 를 반드시
충족해야 한다.

데이터베이스의 읽기 이상 현상 (Read Phenomena)

데이터베이스에서 Isolation level 에 따라 발생할 수 있는 이상현상들을 정리해보면..

유형	내용	해결방안
Dirty Read	트랜잭션 T1 에서 A = 5 로 Update 하고 아직 commit 를 않았는데 다른 트랜잭션  T2가 이 A 값을 읽을 수 있도록 허용하는 경우 Dirty Read가 발생 할수 있다. 즉.   T1이 Update를 수행한 후 아직 commit 도 안했는데 다른 트랜잭션 T2가 A 를 select 했을 때 5 가 나올 경우 , T1 트랜잭션이 rollback을 했을 경우 결국 A 값은 5가 아님에도 T2 는 5로 잘못 읽는 (Dirty Read) 현상이 발생한다	공유 Lock 을 걸어서 T1이 A 에 접근하고 있는 동안 다른 트랜잭션이 접근하지 못하게 함.
Non Repeatable Read	T1 트랜잭션이 같은 쿼리를 두번 실행했는데 그 결과값이 다른 경우, 즉 T1 이  select 를 두번 하는 사이에 T2 트랜잭션이 update 나 delete 를 한 경우	트랜잭션 완료 시까지 수정/삭제 제한
Phantom Read	T1 트랜잭션이 같은 쿼리를 두번 수행 시 첫번째 실행시에  없던 레코드가 두번째 실행시에 튀어 나오는 경우	T1 트랜잭션이 읽은 데이터는 T2 트랜잭션에서 갱 신, 삭제하지 못할 뿐 아니라 중간에 새로운 레코드 삽입(Insert)까지 불허

데이터베이스의 Isolation Level (고립수준) 유형

유형	내용	읽기 이상 현상
Read Uncommitted	트랜잭션  T1이 아직 commit 하지 않은 데이터를 다른 트랜잭션 T2가 Read 하는 것을 허용	Dirty Read  오라클은 미지원
Read Committed	트랜잭션  T1이 commit 을 한 데이터만 다른 트랜잭션 T2가 Read 하는 것을 허용	Dirty Read는 막을 수 있지만 Non Repeatable Read와 Phantom Read 는 막을 수없음 (대부분의 DBMS가 채택)
Repeatable Read	선택 트랜잭션 T1이 읽은 데이터는 T1이 종료될 때 까지는 다른 트랜잭션이 수정/삭제 (Update/Delete) 를 허용하지 않음 단 삽입(Insert) 은 허용 함.	Dirty Read와 Non Repeatable Read까지는 발생을 막을수 있으나 Phantom Read 는 막을 수없음
Serializable	선행 트랜잭션 T1이 읽은 데이터는 T이 종료될 때 까지 다른 트랜잭션이 수정/삭제는 물론 삽입 까지 허용하지 않음	Dirty Read와 Non Repeatable Read와 Phantom Read 까지 모두 막을 수 있음 (완벽하지만 실제 현실적으로는 불가능에 가깝다)

Isolation Level 과 읽기 이상 현상의 관계를 정리하면 다음과 같다

Isolation Level	Dirty Read	Non Repeatable Read	Phantom Read
Read Uncommitted	가능	가능	가능
Read Committed	불가능	가능	가능
Repeatable Read	불가능	불가능	가능
Serializable	불가능	불가능	불가능

데이터베이스의  Isolation Level 과 동시성과의 상관관계

위에서 설명한 4가지 Isolation Level 중에서 Serializable 레벨이 가장 읽기 이상 현상을 모두 방어할 수 있는 방법이기
는 하지만 대신 그만큼 트랜잭션들이 동시에 병렬적으로 실행되지 못하고 하나씩 하나씩 실행순서대로 실행이
되기 때문에 대기시간이 늘어나고 전체적으로 performance 가 떨어 질수 밖에 없다. 
반대로 Read Uncommitted 는 그냥 트랜잭션 의 수행을 동시에 수행 가능하기 때문에 동시성이 높아진다.
이렇게 Isolaton Level 과 동시성(Concurrent) 은 서로 Trade-off  관계이다.