격리 수준과 세 가지 이상 현상
전제
트랜잭션과 ACID의 I(Isolation)를 단계로 나눈 것이 격리 수준이다.
왜 필요한가
격리를 완전하게 하면 동시성이 죽는다. 모든 트랜잭션을 한 줄로 세워 실행하면 서로 간섭할 일이 없지만 처리량도 그만큼 떨어진다. 그래서 DBMS는 “어디까지 간섭을 허용할지”를 단계로 나눠 고르게 한다.
허용한다는 것은 곧 특정 이상 현상이 나타날 수 있다는 뜻이다. 어느 단계가 무엇을 허용하는지 모르면, 코드는 그대로인데 결과가 달라지는 상황을 설명하지 못한다.
용어 정리
이상 현상(anomaly)은 격리가 불완전할 때 나타나는 읽기 결과다. 세 가지 모두 읽는 쪽에서 관측된다.
- Dirty Read: 아직 커밋되지 않은 다른 트랜잭션의 변경을 읽는다. 그 트랜잭션이 롤백되면 존재한 적 없는 값을 읽은 것이 된다.
- Non-Repeatable Read: 같은 트랜잭션 안에서 같은 행을 두 번 읽었는데 값이 달라진다. 사이에 다른 트랜잭션이 그 행을 UPDATE하고 커밋한 경우다.
- Phantom Read: 같은 조건으로 두 번 조회했는데 행의 개수가 달라진다. 사이에 다른 트랜잭션이 조건에 맞는 행을 INSERT하거나 DELETE하고 커밋한 경우다.
핵심 정리
SQL 표준은 격리 수준 4단계를 정의하고, 각 단계가 허용·차단하는 이상 현상을 다음과 같이 규정한다.
| 격리 수준 | Dirty Read | Non-Repeatable Read | Phantom Read |
|---|---|---|---|
| READ UNCOMMITTED | 발생 가능 | 발생 가능 | 발생 가능 |
| READ COMMITTED | 방지 | 발생 가능 | 발생 가능 |
| REPEATABLE READ | 방지 | 방지 | 발생 가능 |
| SERIALIZABLE | 방지 | 방지 | 방지 |
아래로 갈수록 격리가 강해지고 동시성은 낮아진다. 표는 최소 기준이다. 어떤 DBMS가 REPEATABLE READ에서 Phantom Read까지 막아도 표준을 위반한 것이 아니다.
예시
Non-Repeatable Read가 나타나는 순서다. READ COMMITTED에서 실행한다.
| 시각 | 트랜잭션 A | 트랜잭션 B |
|---|---|---|
| 1 | BEGIN |
|
| 2 | SELECT balance FROM account WHERE id=1 → 50000 |
|
| 3 | UPDATE account SET balance=40000 WHERE id=1 |
|
| 4 | COMMIT |
|
| 5 | SELECT balance FROM account WHERE id=1 → 40000 |
A는 아무것도 바꾸지 않았는데 같은 조회의 결과가 달라졌다. 3번이 커밋된 변경이므로 Dirty Read는 아니다. 격리 수준을 REPEATABLE READ로 올리면 5번은 다시 50000이 된다.
Phantom Read는 조회 대상이 행 하나가 아니라 범위라는 점만 다르다.
| 시각 | 트랜잭션 A | 트랜잭션 B |
|---|---|---|
| 1 | SELECT count(*) FROM logs WHERE level='ERROR' → 3 |
|
| 2 | INSERT INTO logs(level) VALUES('ERROR'), COMMIT |
|
| 3 | SELECT count(*) FROM logs WHERE level='ERROR' → 4 |
혼동하기 쉬운 것
Non-Repeatable Read와 Phantom Read는 자주 뒤바뀐다. 기준은 “무엇이 달라졌는가”다. 이미 읽은 행의 값이 달라지면 Non-Repeatable Read, 조건에 맞는 행의 집합이 달라지면 Phantom Read다. 앞의 것은 UPDATE가, 뒤의 것은 INSERT와 DELETE가 만든다.
격리 수준은 읽기 쪽 설정이다. 트랜잭션 A의 격리 수준을 올려도 B가 쓰는 것을 막지는 못한다. A가 자기 조회 결과를 보호할 뿐이다. 반대로 갱신 유실(lost update)처럼 쓰기끼리 충돌하는 문제는 격리 수준만으로 해결되지 않아 SELECT ... FOR UPDATE나 낙관적 락이 따로 필요하다.
SERIALIZABLE이 “한 줄로 실행”을 뜻하지는 않는다. 결과가 어떤 직렬 실행 순서와 같아지도록 보장할 뿐, 실제로 동시 실행을 막는 방식은 구현마다 다르다.
구현체별 차이
같은 이름의 격리 수준도 DBMS마다 기본값과 실제 동작이 다르다.
| DBMS | 기본 격리 수준 | 특이점 |
|---|---|---|
| MySQL (InnoDB) | REPEATABLE READ | 갭 락·넥스트키 락으로 잠금 읽기의 Phantom Read를 상당 부분 막는다 |
| PostgreSQL | READ COMMITTED | READ UNCOMMITTED를 요청해도 READ COMMITTED로 동작한다 |
| Oracle | READ COMMITTED | REPEATABLE READ를 지원하지 않는다 |
| H2 | READ COMMITTED | MVStore 모드의 REPEATABLE READ는 스냅샷 기반이라 Phantom Read도 막힌다 |
표만 외우고 실무에 적용하면 틀리는 이유가 여기 있다. 자세한 내용과 재현 결과는 트랜잭션 격리 수준은 DBMS마다 다르게 동작한다에 있다.
언제 어떤 것을 쓰나
기본값을 바꿀 구체적인 이유가 없으면 기본값을 쓴다. 격리 수준을 올리기 전에 그 문제가 정말 읽기 격리 문제인지 먼저 확인한다. 갱신 유실이나 중복 삽입은 격리 수준이 아니라 락이나 제약조건으로 푼다.