Concurrency Control(동시성 제어) - Serializability

이번 시간부터 트랜잭션의 Concurrency Control(동시성 제어)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

먼저 이 글은 쉬운코드 님의 Concurrency Control을 정리한 글입니다.

(1부) concurrency control 기초 : schedule과 serializability. 트랜잭션들이 동시에 실행될 때 isolation을 보장하는 기초 이론

 

Concurrency Control에 대해서 알아보려면 Serializability와 Recoverability에 대해서 먼저 알아보야하는데

왜냐하면 Concurrency Control Serializability와 Recoverability을 제공하기 때문입니다.

그중에서도 Serializability에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

Serializability

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동시에 실행되는 트랜잭션 간에 상호 충돌이 없는 상태를 의미합니다.

Serializability를 이해하려면 Schedule과 Conflict를 이해해야 그 의미를 이해할 수 있습니다.

 

 

 

Schedule

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데이터베이스에서 여러 트랜잭션이 동시에 실행될 때 나타내는 개념입니다.

 

Schedule 표현법

스케줄은 이렇게 표현이 가능합니다.

읽기 : r트랜잭션 순서(데이터) - r1(data) 

쓰기 : w트랜잭션 순서(데이터) - w1(data)

커밋 : c트랜잭션 순서 - c1

읽고 쓰고 커밋하는 스케줄을 나타내보면 r1(data) - w1(data) - c1(data)로 스케줄을 나타낼 수 있고 하나하나를 Operation이라고 부릅니다.

 

Schedule 종류

스케줄의 종류는 2가지가 있습니다.

 

Serial Schedule

트랜잭션들이 겹치지 않고 한 번에 한 트랜잭션씩 실행되는 스케줄입니다.

무결성은 유지되나 좋은 성능을 유지할 수 없는 방법입니다.

 

Nonserial Schedule
트랜잭션들이 겹쳐서 실행 되는 스케줄입니다.
트랜잭션들이 겹처서 실행되기 때문에 동시성이 높아져서 같은 시간 동안 더 많은 트랜잭션들을 처리할 수 있지만 무결성 보장이 되지 않을 수 있습니다.

Schedule 종류

 

좋은 성능을 유지하면서 무결성을 유지하려면

Serial Schedule 하면서도 Non-Serial Schedule인 트랜잭션들을 실행하게 된다면 좋은 성능을 유지하면서 무결성을 유지할 수 있습니다.

이것을 Conflict Serializable이라고 부르고 Conflict Serializable 한 스케줄이 오늘의 목표입니다.

 

Conflict

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두 개 이상의 트랜잭션이 동일한 데이터에 접근을 할 때 서로 간섭하거나 경쟁하는 상황을 의미합니다.

 

Conflict 조건

• 트랜잭션은 서로 달라야 한다.
• 같은 데이터에 접근해야 한다.
• 최소 하나는 write Operation 이여야 하고 순서는 상관이 없다.

이 조건을 만족하면 우리는 트랜잭션들이 Conflict 하다고 이야기할 수 있습니다.

 

Conflict 종류

• Read-Write Conflict (읽기-쓰기 충돌) : 
  같은 데이터를 서로 다른 트랜잭션이 하나는 읽고 하나는 쓰고 있다면 Read-Write Conflict이라고 부릅니다.
  (순서는 상관없습니다.)
• Write-Write Conflict (쓰기-쓰기 충돌) :
  같은 데이터를 서로 다른 트랜잭션이 하나는 쓰고 하나도 쓰고 있다면 Write-Write Conflict이라고 부릅니다.
  (순서는 상관없습니다.)

Conflict에서 주의 점은 Conflict Operation의 순서가 서로 바뀌면 결과가 변경됩니다.

Ex) w-r conflict가 r-w conflict로 변경된다면 당연히 데이터의 결과가 변경될 수밖에 없습니다.

 

Conflict 한 스케줄에서 서로 의미가 같은 Conflict한 스케줄을 찾아야 Serial Schedule하면서도 Non-Serial Schedule인 스케줄을 찾아 좋은 성능을 유지하면서 무결성을 유지하는 스케줄을 찾아낼 수 있습니다.

서로 의미가 같은 것을 Conflict Equivalent이라고 부릅니다.

 

Conflict Equivalent

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트랜잭션 스케줄에서 2개의 Conflict한 스케줄이 동등하다는 의미입니다.

 

Conflict Equivalent 조건

Conflict Equivalent의 조건은 2가지입니다.

• 두 스케줄은 같은 트랜잭션을 가져야 한다.
• 데이터 읽기와 쓰기 Operation의 순서가 모두 동일하다.

여기서 2번째 조건이 살짝 어려운데 간단하게 이야기하면

스케줄 1이 r1(data) - w2(data)의 순서로 진행된다면 스케줄 2도 r1(data) - w2(data)의 순서로 진행되어야 Conflict Equivalent 하다고 이야기할 수 있고 만약 하나의 스케줄이라도 w2(data) - r1(data)로 진행된다면 Conflict Equivalent 하지 않습니다.

위의 사진과 같이 r2(y) - w1(y)가 같으니 이 스케줄은 Conflict Equivalent 한 스케줄이라고 볼 수 있습니다.

Conflict Equivalent까지 알아보았다면 오늘의 목표인 Conflict Serializable까지 알아볼 수 있습니다.

 

Conflict Serializable

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한 Schedule이 Serial Schedule과 Conflict Equivalent 하다면 Conflict Serializable 한 스케줄이고

Schedule이 Serializability 하다라고 말할 수 있습니다.

 

먼저 보았던 예시와 같이 스케줄 2는 Serial schedule이고 Schedule1은 Non-Serial Schedule이지만 Conflict Equivalent 하기 때문에 스케줄 1은 스케줄 2처럼 동작한다고 볼 수 있는 것입니다.

그래서 Schedule1은 Serializability 한 스케줄입니다.

 

 

출처 : 
(1부) concurrency control 기초 : schedule과 serializability. 트랜잭션들이 동시에 실행될 때 isolation을 보장하는 기초 이론