데이터베이스 5주차 스터디 정리

0. 면접 질문

• DB 세션에 대해서 설명해주세요.
• Commit에 대해서 설명해주세요.
• Rollback에 대해서 설명해주세요.
• Auto Commit 설정에 대해서 설명해주세요.
• 트랜잭션에 대해 설명해주세요.
• 트랜잭션의 성질 ACID에 대해서 설명해주세요.
• 트랜잭션 격리 수준이 뭘까요?
• 트랜잭션 격리 수준 READ UNCOMMITTIED에 대해서 설명해주세요.
• 트랜잭션 격리 수준 READ COMMITTED에 대해서 설명해주세요.
• 트랜잭션 격리 수준 REPEATABLE READ에 대해서 설명해주세요.
• 트랜잭션 격리 수준 SERIALIZABLE에 대해서 설명해주세요.
• DB 동시성 제어에 대해서 설명해주세요.
• 갱신 손실 문제에 대해 설명해주세요.
• DB 락에 대해서 설명해주세요.
• DB 데드락에 대해서 설명해주세요.
• DB 회복에 대해서 설명해주세요.
• REDO, UNDO에 대해서 설명해주세요.
• 체크포인트 회복 기법에 대해서 설명해주세요.
• MySQL InnoDB의 기본 트랜잭션 고립 수준은 뭘까요?

 

1. DB 세션에 대해서 설명해주세요.

• 개념: 클라이언트가 데이터베이스 서버와 연결된 상태
• 여러 트랜잭션을 포함할 수 있다.
• 데이터베이스는 여러 곳에서 동시에 접근이 가능하기 때문에 많은 세션이 동시에 연결될수 있다.
• 이를 처리하여 데이터베이스의 성능과 안정성을 유지한다.

 

2. 트랜잭션

• 개념: 작업 하나를 수행하는데 필요한 데이터베이스의 연산을 모아놓은 것
• 데이터베이스의 논리적인 작업 단위, 장애 발생 시 복구하는 작업 단위
• 데이터베이스는 다수의 사용자가 동시에 사용하더라도 항상 모순 없이 정확한 데이터를 유지해야한다. 또한 장애 발생 시 빠르게 복구해야 한다. 이를 위해 DBMS에는 트랜잭션이 있다.
• 트랜잭션을 관리함으로써 데이터베이스의 회복, 병행 제어가 가능해지므로, 데이터베이스가 일관된 상태를 유지할 수 있게 된다.

 

 특성

1. 원자성(Atomicity)
   • 트랜잭션을 구성하는 연산들이 모두 정상적으로 실행되거나 하나도 실행되지 않아야 한다. all-or-nothing
   • 즉, 트랜잭션의 중간 상태가 데이터베이스에 영향을 미치면 안된다.
   • 예시: 은행 계좌에서 100만 원을 이체하는 트랜잭션을 수행할 때, 송금과 수령의 두 단계가 모두 성공해야 한다. 만약 송금은 되었지만 수령이 실패한다면, 전체 트랜잭션이 취소되고 송금도 되돌려야 한다.
2. 일관성(Consistency)
   • 트랜잭션이 수행된 후에도 데이터베이스가 일관된 상태를 유지해야 한다. 트랜잭션 수행 전과 후의 데이터베이스 상태가 모두 일관되어야 한다.
   • 예시: 데이터베이스에 학생 테이블과 수업 테이블이 있을 때, 학생이 수업에 등록하는 트랜잭션이 완료된 후 학생과 수업 데이터가 모두 올바른 상태로 유지되어야 한다. 학생이 등록한 수업의 수와 실제 수업의 수가 일치해야 한다.
3. 격리성(Isolation)
   • 현재 수행 중인 트랜잭션이 완료될 때까지 다른 트랜잭션들이 접근할 수 없음을 의미한다.
   • 예시: 두 사용자가 동시에 같은 상품의 재고를 수정하는 트랜잭션을 수행할 때, 각 트랜잭션은 독립적으로 수행되어야 하며 서로의 중간 결과를 볼 수 없어야 한다. 두 트랜잭션이 서로 충돌하지 않도록 보장한다.
4. 지속성(Durability)
   • 트랜잭션이 성공적으로 완료된 후, 데이터베이스에 반영한 수행 결과는 어떠한 경우에도 손실되지 않고 영구적이어야 한다.
   • 시스템에 장애가 발생하더라도 트랜잭션 작업 결과는 없어지지 않고 데이터베이스에 그대로 남아 있어야 한다.
   • 이를 위해서 장애 발생 시 데이터베이스를 원래 상태로 복구하는 회복 기능이 필요하다.
   • 예시: 트랜잭션이 완료되어 데이터베이스에 변경사항이 기록된 후 시스템이 갑자기 꺼지더라도, 변경된 내용은 여전히 데이터베이스에 남아 있어야 한다.

• 트랜잭션 특성 지원하는 DBMS 기능

트랜잭션 특징	DBMS의 기능
원자성	회복 기능
일관성	병행 제어 기능
격리성	병행 제어 기능
지속성	회복 기능

 

3. 트랜잭션 연산

커밋(commit)

• 개념: 트랜잭션이 성공적으로 수행되었음을 선언(작업 완료)

롤백(rollback)

• 개념: 트랜잭션을 수행하는 데 실패했음을 선언(작업 취소)

 

4. Auto Commit 설정에 대해서 설명해주세요.

• Auto Commit은 데이터베이스에서 각 SQL 문이 실행될 때마다 자동으로 트랜잭션을 커밋하는 모드를 의미
• Auto Commit이 활성화된 데이터베이스에서는 명시적으로 롤백하지 않는 한 모든 변경 사항이 영구적으로 저장된다.

 

5. 트랜잭션 격리 수준

데이터베이스에서 트랜잭션의 격리성이 낮은 경우 발생하는 문제점들

• Dirty Read: 한 트랜잭션에서 아직 커밋되지 않은 변경을 다른 트랜잭션이 읽을 수 있다. 이로 인해 잘못된 데이터나 일관성이 없는 데이터를 읽게 될 수 있다.
• Non-repeatable Read: 한 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 두 번 수행했는데, 그 사이에 다른 트랜잭션이 값을 수정 또는 삭제하는 바람에 두 쿼리 결과가 다르게 나타나는 현상을 의미한다.
• Phantom Read: 한 트랜잭션에서 같은 쿼리를 두번 수행했는데, 첫번째 쿼리에서 없던 유령 레코드가 두번째 쿼리에서 나타나는 현상을 말한다.

이러한 문제점들로 인해 데이터베이스의 일관성 및 무결성이 손상될 수 있다. 따라서 트랜잭션의 격리성 수준을 적절히 설정하여 위와 같은 문제점들을 방지해야 한다. 격리 수준은 아래와 같다.

 

트랜잭션 격리 수준

여러 트랜잭션이 동시에 실행될 때, 특정 트랜잭션이 다른 트랜잭션에서 변경하거나 조회하는 데이터를 볼 수 있는지에 대한 허용 여부를 결정하여, 데이터의 일관성과 무결성을 유지하기 위한 방식

1. READ UNCOMMITTED: 가장 낮은 격리 수준으로, 다른 트랜잭션이 아직 커밋하지 않은 데이터를 읽을 수 있다. dirty read 발생 가능. 즉, 다른 트랜잭션이 롤백하면 잘못된 데이터가 읽힐 수 있다.
2. READ COMMITTED: 트랜잭션이 커밋된 데이터만 읽을 수 있다. Non-repeatable Read는 발생할 수 있다. 즉, 동일 트랜잭션 내에서 같은 쿼리를 실행해도 다른 결과가 나올 수 있다.
3. REPEATABLE READ: 트랜잭션 동안 읽은 데이터는 변경되지 않으며, 동일한 데이터에 대해 반복적으로 읽을 때 일관된 결과를 보장. Phantom Read가 발생할 수 있다. 즉, 쿼리 결과에 새로운 데이터가 추가되거나 삭제될 수 있다.
4. SERIALIZABLE: 가장 높은 격리 수준으로, 모든 트랜잭션이 완전히 독립적으로 실행된다.

 

MySQL InnoDB의 기본 트랜잭션 고립 수준은 뭘까요?

• MySQL InnoDB의 기본 트랜잭션 고립 수준은 REPEATABLE READ이다.
• 따라서 Dirty Read와 Non-repeatable Read는 방지하지만, Phantom Read는 방지하지 못한다.
• 하지만 InnoDB는 팬텀 리드를 방지하기 위해 Next-Key Locking을 사용한다.
  • Next-Key Locking은 행 수준의 잠금과 인덱스 범위에 대한 잠금을 결합한 것으로, 인덱스 범위 내의 새로운 행 삽입 또는 삭제를 제어하여, 트랜잭션이 실행되는 동안 Phantom Read를 방지한다.

 

6. 장애와 회복

• 회복 : 데이터베이스에 장애가 발생했을 때 장애가 발생하기 전의 모순이 없고 일관된 상태로 복구 시키는 것, DBMS의 회복 관리자가 담당한다.
• 기본 연산
  • redo: 로그에 기록되 변경 연산 후의 값을 이용하여 변경 연산을 재실행하는 방법
  • undo: 로그에 기록된 변경 연산 이전의 값을 이용하여 변경 연산을 취소하는 방법
• 로그 회복 기법: 트랜잭션의 수행 기록을 사용하여 데이터베이스의 상태를 복구하는 방법
  • 즉시 갱신 회복 기법: 트랜잭션 수행 중에 데이터를 변경한 연산의 결과를 데이터베이스에 즉시 반영
  • 지연갱신 회복 기법: 트랜잭션이 수행되는 동안에는 데이터 변경 연산의 결과를 데이터베이스에 즉시 반영하지 않고 로그 파일에만 기록해두었다가, 트랜잭션이 부분 완료된 후에 로그에 기록된 내용을 이용해 데이터베이스에 한번에 반영
• 검사 시점(체크포인트) 회복 기법: 데이터베이스의 상태를 정기적으로 저장하여, 장애 발생 시 검사 시점 이후의 트랜잭션만 회복 작업 진행
• 미디어 회복 기법: 디스크 장애와 같은 물리적 장애가 발생했을 때 사용하는 회복 기법

 

7. 동시성 제어(병행 제어)

• DBMS는 여러 사용자가 데이터베이스를 동시에 공유할 수 있도록 여러 개의 트랜잭션이 동시에 수행되는 병행 수행 지원
• 이때, 여러 트랜잭션들이 동시에 같은 데이터에 접근하여 변경 연산을 하면 예상치 못한 결과가 나타날 수 있다. 이를 위해 병행 제어 필요
• 병행 수행의 문제
  • 갱신 분실: 하나의 트랜잭션이 수행한 데이터 변경 연산의 결과를 다른 트랜잭션이 덮어써 변경 연산이 무효화 됨
  • 모순성: 하나의 트랜잭션이 여러 개의 데이터 변경 연산을 실행할 때 일관성 없는 상태의 데이터베이스에서 데이터를 가져와 연산을 실행함으로써 모순된 결과가 발생하는 것
  • 연쇄 복귀: 트랜잭션이 완료되기 전에 장애가 발생하여 rollback 연산을 수행하면, 이 트랜잭션이 장애 발생 전에 변겨한 데이터를 가져가 변경 연산을 실행한 또 다른 트랜잭션에도 rollback 연산을 연쇄적으로 해야한다.
• 병행 제어: 병행 수행 시 문제가 발생하지 않고 정확한 결과를 얻을 수 있도록 트랜잭션의 수행을 제어
• 병행 제어 기법
  
  • DB Lock (로킹 기법): 트랜잭션들이 동일한 데이터에 동시에 접근하지 못하도록 lock, unlock 연산으로 제어
  • 로킹 단위가 커질수록 병행성이 낮아지지만 제어가 쉽고, 로킹 단위가 작아질수록 제어가 어렵지만 병행성이 높아진다.
    • lock 연산: 트랜잭션이 데이터에 대한 독점권을 요청하는 연산
    • unlock 연산: 트랜잭션이 데이터에 대한 독점권을 반환하는 연산

 

8. DB 락에 대해서 설명해주세요.

• DB 락은 트랜잭션이 데이터를 독점적으로 사용할 수 있도록 데이터에 대한 접근을 잠그는 병행 제어 기법
• 이로 인해 다른 트랜잭션은 잠긴 데이터에 접근하지 못하게 되어 상호 배제(Mutual Exclusive) 기능을 제공
• 쉽게 설명하면, 화장실 칸을 사용할 때 문을 잠그는 것과 유사하게, 트랜잭션이 데이터를 사용하는 동안 다른 트랜잭션이 접근하지 못하게 잠그는 것
• 주요 내용
  1. 잠금 기능: 트랜잭션이 데이터를 독점적으로 사용하고, 잠금을 설정한 트랜잭션이 해제할 때까지 다른 트랜잭션은 해당 데이터에 접근할 수 없다.
  2. 효율성 문제: 모든 트랜잭션이 데이터를 잠그는 방식은, 특히 읽기 전용 작업의 경우 비효율적일 수 있다. 읽기 작업은 동시에 여러 트랜잭션이 접근해도 문제가 없기 때문에, 이 경우 불필요한 대기 시간이 발생할 수 있다.
  3. 2단계 로킹 규약: 이러한 문제를 해결하기 위한 기법으로, 2단계 로킹 규약이 사용되며, 이는 트랜잭션이 잠금을 설정하고 해제하는 시점을 엄격하게 관리해 데이터 일관성을 유지하는 방식
  4. 교착 상태(Deadlock)

 

9. DB 데드락에 대해서 설명해주세요.

• 두 개 이상의 트랜잭션이 서로가 보유한 자원을 기다리며 무한히 대기하는 상태를 말한다. 데드락이 발생하면 관련된 트랜잭션들은 더 이상 진행할 수 없게 되며, 데이터베이스의 성능과 효율성이 심각하게 저하될 수 있다.
• 일반적으로 트랜잭션 중 하나를 중단하고 롤백하여 교착 상태를 감지하고 해결해야 한다.

 

면접 피드백

좋은 점

• 개념 설명이 좋았다.

부족한 점

• "이제"라는 특정 단어를 계속 쓴다.
• 천천히 말해보자, 단어를 말할때 빠르게 말한다.
• 발음에 있어서 조금 명확하게, 특히 영어단어 말할 때 흘려서 말할 때 있다.
• 갑작스러운 꼬리질문에 말이 정리가 안된다.
• 전반적으로 무표정이다. 당황하면 웃는다. 웃어보자 

추가: 취업 준비에 있어서 멘토님의 조언

• 나만의 강점, 자신만의 특이점 만들기
  • 요즘 면접에서 아키텍쳐 설계 이야기가 나온다. -> SAA 꼭 따자 좀...
  • 카프카 등은 실사용보다 언제 쓰는지에 대한 개념공부를 해보자
  • 블로그, 깃허브 잔디 등으로 꾸준히 공부하는걸 보여주자
  • 기술면접을 잘하자
• 이직시에 어필할 수 있는 부분
  • 토이 프로젝트보단 회사일을 하면서 있었던 일에서 강점을 찾는건 어떨까?
  • 회사에서 주는 것 이상으로 이력서에 쓸 수 잇는 내용을 찾아서 스스로 해보자