들어가며
BE 개발자라면 DB를 공부하면서 트랜잭션 격리 수준(Transaction Isolation Level)을 접한 적이 있을 겁니다. 저 역시 취준 시절 기술 면접을 준비하면서, 그리고 DB를 공부하면서 트랜잭션 격리 수준을 공부한 적이 있는데요. 사실 공부한 적만 있지 사이드 프로젝트 또는 실무에서 트랜잭션 격리 수준으로 인한 문제를 마주쳤던 적은 없었습니다. 하지만 이번에 사내에서 낙관적 락으로 동시성 문제를 방지하는 기능을 개발하는 과정에서 트랜잭션 격리 수준에 대해 어설프게 알고 있던 덕에 뜻밖의 곤욕을 치르게 됐는데요. 아무래도 저처럼 이론으로만 트랜잭션 격리 수준을 공부했던 분들에게 도움이 될 수도 있는 내용인 것 같아 공유하고자 이 글을 쓰게 됐습니다.
※ 하기 내용은 트랜잭션 격리 수준, 그 중에서도 REPEATABLE_READ에 대한 지식이 있음을 바탕으로 작성했습니다.
※ 보안 문제 등으로 제가 담당한 시스템의 정확한 명칭과 세부 업무, 기능은 언급하지 않고자 했습니다. 이 점 양해 부탁드립니다.
개발 과정 & 고민했던 점
제가 이번에 개발한 기능은 "통보서 중복 작성 방지" 기능이었습니다. 기존 통보서 작성 프로세스는 다음과 같았습니다.
- 통보서를 보낼 업무(BUSINESS_INFO 테이블의 레코드)에 대해 특정 프로세스 진행
- 고객에게 보낼 통보서 내용을 DB에 INSERT ( = 통보서 작성)
- 해당 업무의 통보상태를 NOT_REGISTER(통보 내용 미작성)에서 REGISTER(통보 내용 작성)으로 UPDATE
해당 비즈니스 로직은 코드 상에서는 다음처럼 구현되어 있었습니다.
@Transactional
public void processNotice(String bizSeqNbr) {
// 통보서를 보낼 업무 정보 조회
BusinessInfo businessInfo = readBusinessInfo(bizSeqNbr);
// .. 생략 (특정 프로세스 진행)
// 고객에게 보낼 통보서 내용 INSERT
insertNotice(notice);
// 해당 업무의 통보상태를 UPDATE
updateBusinessNoticeStatus(bizSeqNbr, NoticeStatus.REGISTER);
}
-- updateBusinessNoticeStatus
UPDATE BUSINESS_INFO
SET NOTICE_STATUS = #{BUSINESS_NOTICE_STATUS}
, LAST_CHANGE_ID = #{EMPNO}
, LAST_CHANGE_DTTM = NOW()
WHERE BUSINESS_SEQUENCE_NUMBER = #{BIZ_SEQ_NBR};
통보서 작성 후 해당 업무의 통보상태(BUSINESS_INFO.NOTICE_STATUS)를 REGISTER로 갱신하므로, 중복 작성을 방지하는 가장 쉬운 방법은 해당 업무의 통보상태 값이 REGISTER라면 통보서를 작성하지 않도록 하는 것이라고 생각했습니다. 업무 정보를 조회하는 시점부터 비관적 락을 적용하는 방법도 있었으나, 이 시스템은 소수의 직원이 사용하는 사내 시스템이었기 때문에 중복 작성이 흔하게 일어나진 않을 거라 판단하여 다음과 같은 낙관적 락 형태를 적용한 쿼리를 활용하기로 했습니다.
-- updateBusinessNoticeStatusToRegister
UPDATE BUSINESS_INFO
SET NOTICE_STATUS = #{BUSINESS_NOTICE_STATUS}
, LAST_CHANGE_ID = #{EMPNO}
, LAST_CHANGE_DTTM = NOW()
WHERE BUSINESS_SEQUENCE_NUMBER = #{BIZ_SEQ_NBR}
AND NOTICE_STATUS = 'NOT_REGISTER';
-- version 등의 컬럼을 추가할 수 없던 상황이라.. 통보서 작성 전의 통보상태는 NOT_REGISTER임을 활용
-- 갱신된 레코드가 0개라면 예외를 일으켜 롤백
그러나 사용 중인 DB(=MySQL)은 트랜잭션 격리 수준으로 디폴트인 REPEATABLE_READ를 사용중이었습니다. 동일 트랜잭션에서는 여러 번 SELECT를 해도 항상 같은 결과가 나오도록 보장하는 격리 수준으로, 트랜잭션 시작 후 최초로 읽기 시작한 시점의 스냅샷을 참조하는 원리인데요. 저는 이 스냅샷을 UPDATE 시에도 동일하게 활용할 것이라고 생각해서, 다음처럼 낙관적 락을 적용해도 통보서를 중복으로 작성되는 문제가 생길 수 있다는 생각이 들었습니다.
하지만 여러 번의 테스트 결과, 중복 갱신은 발생하지 않았습니다. 벌어지지 않을 일에 대해 "헉 이거 문제 생기는 거 아냐?"라고 생각하고 있던 거죠.. 근데 왜 발생하지 않았을까요? 저는 트랜잭션 안에서 SELECT와 UPDATE가 같은 시점의 데이터(스냅샷)를 바라보고 수행된다고 생각했지만, 실제로는 SELECT는 과거의 스냅샷을 바라보고 UPDATE는 현재를 바라보고 수행되기 때문이었습니다.
어설프게 알면 당하는 MySQL REPEATABLE_READ의 함정
이런 현상은 MySQL 공식 문서에서도 찾아볼 수 있었습니다.
A consistent read means that InnoDB uses multi-versioning to present to a query a snapshot of the database at a point in time. The query sees the changes made by transactions that committed before that point in time, and no changes made by later or uncommitted transactions. The exception to this rule is that the query sees the changes made by earlier statements within the same transaction. This exception causes the following anomaly: If you update some rows in a table, a SELECT sees the latest version of the updated rows, but it might also see older versions of any rows. If other sessions simultaneously update the same table, the anomaly means that you might see the table in a state that never existed in the database.
- 일관된 읽기(Consistent Read)란 InnoDB가 MVCC을 사용해, 쿼리에 특정 시점의 DB 상태를 스냅샷으로 제공하는 것.
- 쿼리는 해당 시점 이전에 커밋된 트랜잭션의 변경분은 볼 수 있지만, 그 이후에 커밋되었거나 아직 커밋되지 않은 트랜잭션의 변경분은 볼 수 없다. (= REPEATABLE_READ의 원리)
- 단, 같은 트랜잭션 내에서 수행된 DML(INSERT, UPDATE 등)로 인한 변경분은 볼 수 있다.
- 이 때문에 아래와 같은 비일관성(anomaly) 이 발생 가능하다.
- 같은 트랜잭션 내에서 일부 레코드만 UPDATE한 후 SELECT를 실행하면, 업데이트된 레코드만 최신 버전으로 보인다.
- 여러 트랜잭션이 동시에 동일 테이블에 대해 업데이트를 하고 있다면, 트랜잭션 내에서 SELECT로 조회되는 결과는 실제 데이터베이스에 존재한 적 없던 상태를 보여줄 수도 있다. (트랜잭션 내에서는 동일 트랜잭션의 DML로 인한 변경분만 보이므로)
The snapshot of the database state applies to SELECT statements within a transaction, not necessarily to DML statements. If you insert or modify some rows and then commit that transaction, a DELETE or UPDATE statement issued from another concurrent REPEATABLE READ transaction could affect those just-committed rows, even though the session could not query them. If a transaction does update or delete rows committed by a different transaction, those changes do become visible to the current transaction.
- 스냅샷은 트랜잭션 내의 SELECT 문에만 적용되며, DML(INSERT, UPDATE 등)에도 적용되어야 하는 건 아니다.
- A 트랜잭션이 일부 레코드를 INSERT 또는 UPDATE한 뒤 커밋했을 때, 동시에 실행 중이던 REPEATABLE_READ 수준의 B 트랜잭션에서 실행되는 DELETE나 UPDATE 문은 A 트랜잭션이 방금 커밋한 행에도 영향을 줄 수 있다(B 트랜잭션에서는 그 레코드들을 SELECT로 조회할 수 없더라도)
- >> UPDATE / DELETE는 특정 시점의 스냅샷이 아닌 현재를 바라보고 수행되기 때문으로 이해할 수 있습니다.
- 한 트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 커밋한 레코드를 UPDATE하거나 DELETE할 경우에는 그로 인한 변경사항이 현재 트랜잭션 내에서 즉시 반영되어 보이게 된다. (하단 예제 이미지 참고)
이를 토대로 정리해보겠습니다. UPDATE / DELETE는 특정 시점의 스냅샷이 아닌 현재를 바라보고 수행됩니다. 따라서 하나의 트랜잭션 안에서 SELECT한 결과를 조건으로 활용해 UPDATE / DELETE 등을 해줄 때, 이런 트랜잭션이 여러 개가 동시에 실행된다면 내가 예상한 레코드가 UPDATE / DELETE되지 않거나 내가 예상하지 않은 레코드가 UPDATE / DELETE되는, 즉 예상치 못한 동작이 발생할 수 있습니다.
결국 트랜잭션 격리 수준은 읽기와 관련된 문제들(Dirty Read, Non-Repeatable Read 등)들에 대한 해결책은 될 수 있으나, 쓰기에 대한 문제들(Lost Update 등)은 여전히 발생 가능합니다. 이를 위해 낙관적 락, 비관적 락(사실 끝나서 얘기하지만 저는 낙관적 동시성 제어 등으로 부르는게 더 맞다고 생각하는 편)을 적절히 적용해서 쓰기와 관련된 문제들을 해결할 수 있어야 하죠. 다행히 제가 이번 기능 개발에서 적용한 낙관적 락 형태의 쿼리는 시스템 특성상 해당 쿼리를 활용하는 코드가 제한되어 있어 동시성 문제가 나지 않았지만, 이번 삽질을 통해 낙관적 락 적용시에는 version등의 컬럼을 활용해 UPDATE 조건을 정확하고 유일하게 적용해야 쓰기 관련된 동시성 문제들을 깔끔하게 해결할 수 있다는 인사이트를 얻었습니다. 단순한 CRUD를 넘어 격리 수준 등을 토대로 나올 수 있는 복합적인 동시성 문제들까지 고려하는 습관을 잡아야 할 것 같습니다 :)
Reference
https://dev.mysql.com/doc/refman/8.4/en/innodb-consistent-read.html
https://stackoverflow.com/questions/59287861/repeatable-read-isolation-level-select-vs-update-where
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