트랜잭션·회복·병행 제어

트랜잭션은 DB 상태를 바꾸는 하나의 논리적 작업 단위이고, 그 안전을 떠받치는 세 기둥이 ACID·회복·병행 제어다. 3과목에서 거의 매 회차 ACID 정의·로킹 단위 트레이드오프·교착 4조건·회복 기법이 나오는 빈출 단원이다.

핵심 암기: ACID 4대 특성 원일고영(원자성·일관성·고립성=격리성·영속성) · 교착 4조건 상점비환(상호배제·점유와대기·비선점·환형대기) · 회복 두 동작 REDO/UNDO(COMMIT 발행 여부로 분별) · 로킹 단위 5종(DB·File·Relation·Page·Record·오버헤드↔병행성 반대) · 2단계 로킹 확장(획득만)+축소(해제만)

트랜잭션과 ACID

트랜잭션이란 ·트랜잭션·

[정의] 트랜잭션(Transaction) = 데이터베이스의 상태를 변환시키는 하나의 논리적 작업 단위. "한 번에 모두 실행되거나, 하나도 실행되지 않아야 하는 작업 묶음"이다.

대표 예 — 계좌 이체는 출금과 입금이 함께 성공하거나 함께 실패해야 한다. A만 출금되고 B에 입금이 안 되면 돈이 사라진다.

[표] 트랜잭션의 시작과 끝 (26강 COMMIT/ROLLBACK 회수).

🔑 암기 트랜잭션 = 논리적 작업 단위 = All or Nothing 묶음. 💡 보충 26강에서 본 COMMIT·ROLLBACK이 바로 트랜잭션을 확정·취소하는 명령이다. 이 강은 그 두 명령이 무엇을 보장하는지를 ACID로 풀어낸다.

ACID 4대 특성 — 원일고영 ·트랜잭션·

[정의] ACID = 트랜잭션이 반드시 지켜야 하는 4대 특성. 정처기에서 거의 매 회차 정의를 묻거나 틀린 설명을 고르게 한다.

[표] ★원일고영★ — 특성·의미·보장 메커니즘을 한 표로.

• 일관성 — 이체 전 합계 80,000원이면 이체 후에도 80,000원. 28강 정규화로 건 제약과 24강 PK·FK·CHECK가 트랜잭션 후에도 그대로 유지돼야 한다.
• 영속성 — COMMIT한 뒤 시스템 장애가 나도 결과는 살아남는다. 로그에 먼저 적어 두기 때문이다.

🔑 암기 원·일·고·영 4글자에 매칭 안 되는 보기는 100% 함정. "원래 일관되게 고정 영속한다." ⚠️ 함정 ★1순위 — 격리성 ↔ 영속성 메커니즘 뒤바꿈★. "완료된 결과가 영구 반영"이라는 키워드가 보이면 무조건 영속성(격리성 ❌). 그 외 — "All or Nothing=일관성" ❌(→ 원자성) / "ROLLBACK이 일관성 보장" ❌(→ 원자성) / "DDL 자동 COMMIT으로 영속성이 약해진다" ❌(→ 오히려 영구 확정이라 강화·26강 회수). 🎯 빈출 ACID 중 하나의 설명을 고르거나 틀린 설명을 찾는 유형, "COMMIT/ROLLBACK이 보장하는 특성은"(→ 원자성)이 단골. 💡 보충 ACID는 1980년대 초 트랜잭션 연구자들이 정립했고, 두문자어 'ACID' 자체는 이후 정식 명명됐다. 정의가 변하지 않는 evergreen 개념이라 시험에도 표현이 거의 그대로 나온다.

트랜잭션 상태 전이 ·트랜잭션·

[정의] 트랜잭션은 생성부터 종료까지 여러 상태(State)를 거친다. "부분 완료"와 "완료"를 가르는 기준이 COMMIT이라는 점이 핵심이다.

 정상 흐름
   활동(Active) ─실행─> 부분 완료(Partially Committed) ─COMMIT─> 완료(Committed)   ★영구 저장

 실패 흐름
   활동(Active) ─오류 발생─> 실패(Failed) ─ROLLBACK─> 철회(Aborted)   ★원상 복구

[표] 5개 상태.

🔑 암기 COMMIT 전 = 부분 완료 / COMMIT 후 = 완료. ⚠️ 함정 "부분 완료 = 영구 저장된 상태" ❌(→ 아직 COMMIT 전). 부분 완료에서 오류가 나면 실패→철회로 간다. 🎯 빈출 부분 완료와 완료의 구분, 철회(Aborted)가 ROLLBACK 결과라는 매칭.

회복 (Recovery)

회복과 장애 유형 ·회복·

[정의] 회복(Recovery) = 장애가 발생했을 때 DB를 장애 직전의 정상 상태로 복구하는 기법. 영속성·원자성을 실제로 떠받치는 장치다.

[표] 장애 3종.

🔑 암기 장애 = 트랜잭션·시스템·미디어 3종. 🎯 빈출 장애 유형 분류보다, 회복의 두 동작(REDO/UNDO)과 회복 기법 종류가 더 자주 나온다.

REDO · UNDO ·회복·

[정의] 회복의 두 핵심 동작. 분별 1순위 기준은 "COMMIT 발행 여부" — 끝났으면 다시(REDO), 안 끝났으면 취소(UNDO)다.

[표] REDO vs UNDO.

• 로그 선행 기록(WAL, Write-Ahead Logging) — 데이터를 바꾸기 전에 로그를 디스크에 먼저 기록한다. 그래야 장애 시 로그만으로 복구가 가능하다.
• 로그 레코드 4요소 — 트랜잭션ID · 연산 · 이전값(Before Image) · 이후값(After Image).

🔑 암기 COMMIT O + 이후값 + 영속성 = REDO / COMMIT X + 이전값 + 원자성 = UNDO. ⚠️ 함정 "REDO는 이전값 사용" ❌(→ 이후값) / "UNDO는 COMMIT된 트랜잭션 대상" ❌(→ COMMIT 안 된) / "REDO가 원자성 보장" ❌(→ 영속성·원자성은 UNDO) / "ROLLBACK = REDO" ❌(→ ROLLBACK은 취소이므로 UNDO 쪽). 🎯 빈출 REDO/UNDO의 대상·동작·보장 특성을 서로 뒤바꿔 출제. 표 한 줄만 정확히 외우면 즉답.

회복 기법 4종 ·회복·

[정의] 회복 기법은 로그 기반(즉시 갱신·지연 갱신) + 체크포인트 + 그림자 페이지로 나뉜다. "로그를 필요로 하는 회복 기법"을 고르는 문제가 단골이다.

[표] 4종 비교.

• 즉시 갱신 — COMMIT 전에도 변경하니 실패 시 되돌릴 UNDO가 필요하고, 그래서 로그가 반드시 있어야 한다.
• 지연 갱신 — COMMIT 전엔 로그에만 적고 DB는 안 건드리니 실패해도 되돌릴 게 없다(UNDO 불필요·REDO만).
• 체크포인트 — 일정 시점에 버퍼를 디스크에 강제 기록해 두면, 장애 시 그 지점 이후만 분석하면 된다.
• 그림자 페이지 — COMMIT 실패 시 사본(그림자) 페이지 테이블로 되돌리면 끝이라 로그가 필요 없다.

🔑 암기 "로그를 필요로 하는 회복 기법" = 즉시 갱신(대표) / "로그가 필요 없는 기법" = 그림자 페이지. ⚠️ 함정 "그림자 페이지는 로그가 필요하다" ❌ / "지연 갱신은 UNDO가 필요하다" ❌(→ REDO만) / "체크포인트는 회복 범위를 늘린다" ❌(→ 축소). 🎯 빈출 "로그를 필요로 하는 회복 기법은?"(→ 즉시 갱신), 보기에 대수적 코딩·폴딩·타임스탬프 같은 무관한 용어를 섞는다.

병행 제어 (Concurrency Control)

병행 제어와 직렬 가능성 ·병행 제어·

[정의] 병행 제어(Concurrency Control) = 여러 트랜잭션이 동시에 실행될 때 생기는 문제를 막아, 동시 실행 결과가 순차 실행한 것과 같아지도록 보장하는 기법.

[표] 목적과 기법.

• 직렬 가능성 — 여러 트랜잭션을 동시에 돌려도, 그 결과가 어떤 순차 실행 결과와 동등하면 올바른 병행 수행이다.

🔑 암기 병행 제어의 1번 목적 = 직렬 가능성 보장. 대표 기법 = 로킹. 💡 보충 격리성(ACID의 'I')을 실제로 구현하는 게 바로 이 병행 제어다. ACID와 따로 노는 개념이 아니다.

병행 수행의 3대 문제 ·병행 제어·

[정의] 병행 제어가 없을 때 생기는 세 가지 대표 문제. 이름과 현상의 매칭이 시험 포인트다.

[표] 3대 문제.

🔑 암기 덮어씀=갱신 분실 / 미완료 읽기=Dirty Read / 두 번 읽기 차이=Unrepeatable Read. ⚠️ 함정 "Dirty Read = 같은 데이터 두 번 읽기" ❌(→ 그건 Unrepeatable Read) / "갱신 분실 = COMMIT 전 데이터 읽기" ❌(→ 그건 Dirty Read). 🎯 빈출 현상을 주고 어떤 문제인지, 또는 "COMMIT되지 않은 데이터를 읽는 현상"(→ Dirty Read)을 직접 매칭.

로킹 — 공유 락 · 배타 락 ·병행 제어·

[정의] 로킹(Locking) = 트랜잭션이 데이터에 접근하기 전에 잠금(Lock)을 걸어 다른 트랜잭션의 접근을 제어하는 기법. 잠금에는 읽기용 공유 락, 읽기·쓰기용 배타 락이 있다.

[표] 두 잠금.

[표] 잠금 호환 매트릭스 — S끼리만 공유, X는 독점.

🔑 암기 S+S = 허용, 나머지(S+X·X+X) = 대기. "읽기는 공유, 쓰기는 독점." ⚠️ 함정 "X-Lock끼리 동시에 가능" ❌(→ 대기) / "S-Lock 상태에서 다른 트랜잭션이 X-Lock 가능" ❌(→ 대기). 🎯 빈출 호환 매트릭스 한 칸을 뒤집어 출제. 읽기 조회는 S락(동시 가능), 쓰기·차감은 X락(직렬화)이라는 매칭.

로킹 단위 5종 트레이드오프 ·병행 제어·

[정의] 로킹 단위(Locking Granularity) = 잠금을 거는 데이터의 크기 단위. 큰 것부터 DB · File · Relation · Page · Record 5종이다.

 [큰 단위]  DB → File → Relation → Page → Record  [작은 단위]

[표] ★시험 1순위 — 오버헤드와 병행성은 항상 반대 방향★.

• 대부분의 상용 DBMS는 레코드(행) 락을 기본으로 쓰고, 필요하면 페이지·테이블 락으로 승급(Lock Escalation)한다.

🔑 암기 단위 ↓ = 오버헤드 ↑ · 병행성 ↑ (오버헤드와 병행성은 항상 반대). ⚠️ 함정 "단위가 작을수록 오버헤드가 작다" ❌(→ 크다·병행성은 높다) / "단위가 클수록 동시성이 높아진다" ❌(→ 낮아진다·공유도 감소). 🎯 빈출 "로킹에 대한 설명으로 옳지 않은 것"에서 "단위가 커지면 공유도(병행성)가 증가한다"를 끼워 넣는 게 단골 오답.

교착 상태 — 상점비환 ·병행 제어·

[정의] 교착 상태(Deadlock) = 둘 이상의 트랜잭션이 서로 상대가 보유한 락을 기다리며 무한정 대기하는 상태. 로킹의 대표적 부작용이다.

 T1: A에 X락 보유 ── B에 X락 요청 (대기)
 T2: B에 X락 보유 ── A에 X락 요청 (대기)
       서로 상대의 락을 기다림 → 순환 대기 → 영원히 멈춤

[표] ★상점비환★ — 4조건이 전부 만족해야 교착 발생(하나만 깨도 사라짐).

[표] 해결 4전략 — 예회탐복.

🔑 암기 4조건 = 상·점·비·환 / 해결 = 예·회·탐·복 / 은행원 알고리즘 = 회피. ⚠️ 함정 "선점(Preemption)이 교착 조건" ❌(→ 4조건은 비선점·선점 허용은 깨는 방법) / "교착 해결법은 5가지" ❌(→ 예회탐복 4가지) / "은행원 알고리즘 = 예방" ❌(→ 회피). 🎯 빈출 4조건이 아닌 것 고르기(가짜 보기=선점), 은행원 알고리즘의 분류(→ 회피). 운영체제 교착 4조건과 완전히 같아 4과목에서도 회수된다(은행원 알고리즘 자체는 35강 본격).

2단계 로킹 프로토콜 (2PL) ·병행 제어·

[정의] 2단계 로킹(2PL, Two-Phase Locking) = 트랜잭션의 락 운영을 확장 단계와 수축 단계 둘로 분리하는 규칙. 직렬 가능성을 보장하지만 교착 상태는 여전히 생길 수 있다.

[표] 두 단계.

 [확장]                    [수축]
 Lock A → Lock B  ──정점──> Unlock A → Unlock B
 (획득만)                   (해제만)

• 두 단계의 전환점 = 락 정점(Lock Point). 변형으로 모든 배타 락을 트랜잭션 종료 시 한꺼번에 푸는 엄격 2PL(Strict 2PL)이 있다(연쇄 복귀 차단).

🔑 암기 2PL = 확장(획득만) + 수축(해제만) → 직렬 가능성 보장 · 교착은 여전히 가능. ⚠️ 함정 "확장 단계에서 락 해제" ❌(→ 수축) / "2PL이 교착 상태를 방지한다" ❌(→ 직렬 가능성만 보장·교착은 별개) / "2PL = 격리 수준 2단계" ❌(→ 격리 수준은 4단계로 별개 개념). 🎯 빈출 2PL이 보장하는 것(→ 직렬 가능성)과 보장하지 못하는 것(→ 교착 방지)을 가르는 문제.

타임스탬프 기법 ·병행 제어·

[정의] 타임스탬프(Timestamp) 기법 = 각 트랜잭션에 고유한 시작 시각(타임스탬프)을 부여하고, 그 순서대로 직렬화하는 병행 제어. 잠금을 쓰지 않는다.

[표] 로킹 vs 타임스탬프.

🔑 암기 타임스탬프 = 잠금 없음 = 교착 없음 = 충돌은 ROLLBACK으로 해결. ⚠️ 함정 "타임스탬프는 교착 상태가 발생한다" ❌(→ 핵심 장점이 교착 없음) / "타임스탬프는 잠금을 사용한다" ❌(→ 사용 안 함) / "로킹보다 구현이 간단하다" ❌(→ 복잡). 🌟 합격 한 끗 타임스탬프는 "교착 없음 · 잠금 없음 · ROLLBACK 충돌 해결" 세 가지만 잡으면 충분. 기아 상태(Starvation)가 생길 수 있다는 정도까지.

기출 다지기

[기출 1 출제] Commit과 Rollback 명령어에 의해 보장받는 트랜잭션의 특성은? (ACID 특성)

• ① 병행성
• ② 보안성
• ③ 원자성
• ④ 로그

[기출 2 출제] 트랜잭션의 특성 중 완료된 연산 결과가 시스템에 영구 반영된다는 의미의 특성은? (ACID 특성)

• ① 원자성(Atomicity)
• ② 일관성(Consistency)
• ③ 격리성(Isolation)
• ④ 영속성(Durability)

[기출 3 출제] 병행 제어 기법 중 로킹(Locking)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (로킹 단위)

• ① 로킹의 대상이 되는 객체의 크기를 로킹 단위라고 한다.
• ② 데이터베이스, 파일, 레코드 등은 로킹 단위가 될 수 있다.
• ③ 로킹 단위가 작아지면 로킹 오버헤드가 증가한다.
• ④ 로킹 단위가 커지면 데이터베이스 공유도(병행성)가 증가한다.

[기출 4 출제] 데이터베이스 로그(log)를 필요로 하는 회복 기법은? (회복 기법)

• ① 즉각 갱신 기법
• ② 대수적 코딩 방법
• ③ 타임 스탬프 기법
• ④ 폴딩 기법

[기출 5 출제] 교착 상태(Deadlock)의 해결 방법 중 은행원 알고리즘(Banker's Algorithm)이 해당하는 것은? (교착 해결)

• ① 교착 상태 예방(Prevention)
• ② 교착 상태 회피(Avoidance)
• ③ 교착 상태 탐지(Detection)
• ④ 교착 상태 복구(Recovery)

[기출 6 출제] 병행 제어 기법에서 타임스탬프(Timestamp) 기법에 대한 설명으로 옳은 것은? (타임스탬프)

• ① 교착 상태가 발생할 수 있다.
• ② 트랜잭션 간의 충돌은 ROLLBACK 방식으로 해결한다.
• ③ 잠금(Lock)을 사용하여 직렬 가능성을 보장한다.
• ④ 로킹 기법보다 구현이 간단하다.

[기출 7 출제] 교착 상태(Deadlock)의 발생 조건(4가지)에 해당하지 않는 것은? (교착 4조건)

• ① 상호 배제(Mutual Exclusion)
• ② 점유와 대기(Hold and Wait)
• ③ 선점(Preemption)
• ④ 환형 대기(Circular Wait)

[기출 8 출제] COMMIT되지 않은 데이터를 다른 트랜잭션이 읽음으로써 발생하는 병행 수행의 문제는? (병행 수행 문제)

• ① 갱신 분실(Lost Update)
• ② 비완료 의존성(Dirty Read)
• ③ 불일치 분석(Unrepeatable Read)
• ④ 직렬 가능성(Serializability)

한 장 요약

ACID 4대 특성 — 원일고영

• 1순위 함정 — "영구 반영" 키워드 = 영속성(격리성과 뒤바꿈 주의)

회복 — REDO / UNDO (분별 기준 = COMMIT 발행 여부)

• REDO — COMMIT O · 이후값 · 영속성 보장
• UNDO — COMMIT X · 이전값 · 원자성 보장
• 회복 기법 4종 — 즉시 갱신(로그✅·UNDO+REDO) / 지연 갱신(로그✅·REDO만) / 체크포인트(범위 축소) / 그림자 페이지(로그❌·둘 다 불필요)

병행 수행 3대 문제 — 갱신 분실 / 비완료 의존성(Dirty Read) / 불일치 분석(Unrepeatable Read)

로킹

• S락(읽기·공유) / X락(쓰기·독점) — 호환은 S+S만 허용
• 로킹 단위 5종 — DB · File · Relation · Page · Record (단위 ↓ = 오버헤드 ↑ · 병행성 ↑, 항상 반대)

교착 상태 — 상점비환 / 해결 예회탐복

• 4조건 — 상호 배제 · 점유와 대기 · 비선점 · 환형 대기 (전부 만족해야 발생)
• 해결 — 예방 · 회피(은행원 알고리즘) · 탐지 · 복구

기타 병행 제어

• 2PL — 확장(획득만) + 수축(해제만) → 직렬 가능성 보장 · 교착은 여전히 가능
• 타임스탬프 — 잠금 없음 · 교착 없음 · 충돌은 ROLLBACK으로 해결