[MySQL] MVCC를 통한 잠금없는 읽기

[MVCC(Multi Version Concurrency Control)]

MVCC는 여러 트랜잭션이 동시에 같은 데이터에 접근할 때, 데이터의 일관성과 동시성을 보장하는 방식입니다. 이 기술의 핵심은 잠금(Locking) 없이 데이터를 일관되게 읽는 것이며, InnoDB 스토리지 엔진은 이를 구현하기 위해 언두 로그(Undo log)를 활용합니다. '멀티 버전'은 동시에 여러 버전의 데이터를 관리한다는 개념을 나타냅니다.

예를 들어, 다음과 같은 'member' 테이블을 생성하고 레코드를 추가하였다고 가정해 봅시다.

CREATE TABLE member (
	m_id INT NOT NULL,
	m_name VARCHAR(20) NOT NULL,
	m_area VARCHAR(100) NOT NULL,
	PRIMARY KEY (m_id),
	INDEX ix_area (m_area)
);

INSERT INTO member (m_id, m_name, m_area) VALUES (1, '안주형', '서울');
COMMIT;

위 명령을 수행한 데이터베이스의 상태는 아래와 같은 상태로 바뀔 것입니다.

 

INSERT 후 InnoDB의 버퍼 풀과 데이터 파일의 상태

이제, 해당 레코드의 'm_area' 값을 '부산'으로 변경하는 UPDATE 작업을 수행합니다.

UPDATE member SET m_area='부산' WHERE m_id=1;

 

UPDATE 후 InnoDB 버퍼 풀과 데이터 파일 및 언두 영역의 변화

※ 위 이미지에서 InnoDB 버퍼풀의 '서울'과 언두 로그의 '부산'의 글자가 서로 스위칭 되어야 합니다. 죄송합니다.

'UPDATE' 문이 실행되면, 커밋 실행 여부와 관계없이 InnoDB의 버퍼 풀은 새로운 값인 '부산'으로 업데이트되지만, 이 변경 사항은 아직 데이터베이스의 디스크에 반영되지 않았는데, 이유는 성능 최적화와 ACID 트랜잭션 속성을 유지하기 위해서입니다.

만약 아래와 같이 SELECT를 다른 사용자나 세션에서 아직 COMMIT이나 ROLLBACK 되지 않은 데이터를 조회하려 한다면

SELECT * FROM member WHERE m_id=1;

MySQL의 시스템 변수(transaction_isolation)에 설정된 격리 수준(Isolation level) 격리 수준에 따라 반환하는 데이터가 달라집니다.

• READ_UNCOMMITTED 격리 수준에서는 'UPDATE'로 변경된 '부산'이라는 값이 반환되며, 이 수준은 다른 트랜잭션의 커밋되지 않은 데이터도 읽을 수 있습니다.
• READ_COMMITTED 이상의 격리 수준에서는 아직 'UPDATE'가 커밋되지 않았기 때문에 원래의 값인 '서울'이 반환됩니다. 언두 로그에는 '서울'이라는 원래의 데이터가 백업되어 있어, 커밋되지 않은 'UPDATE'의 변경 사항을 무시하고 원본 데이터를 조회합니다.

이런 방식으로 DBMS는 MVCC를 활용해 동시성과 일관성을 보장합니다. 롤백을 실행하면 언두 로그의 데이터로 복구되며, 커밋 시에는 변경이 영구적으로 적용됩니다.

 

 

[잠금 없는 일관된 읽기(Non-LickungConsistent Read)]

InnoDB는 MVCC를 활용해 잠금 없이 읽기 작업을 수행합니다. 이로 인해 읽기 작업은 다른 트랜잭션의 잠금에 대기하지 않고 바로 실행됩니다. 특히 SERIALIZABLE이 아닌 READ_UNCOMMITTED나 READ_UNCOMMITTED, REPEATABLE_READ 격리 수준에서는 순수한 읽기 작업(SELECT)이 다른 트랜잭션의 변경 작업에 영향을 받지 않습니다.

그러나 언두 로그를 지속적으로 유지해야 하는 잠금 없는 일관된 읽기의 특성 때문에, 활성 트랜잭션이 길어지면 오랜 시간 동안 활성 상태인 MySQL 서버가 느려지거나 문제가 발생할 때가 가끔 있는데, 트랜잭션이 시작됐다면 가능한 한 빨리 롤백이나 커밋을 통해 트랜잭션을 완료하는 것이 좋습니다.

 

 

[요약]

MVCC는 트랜잭션 동시성과 일관성을 보장하기 위해 여러 버전의 데이터를 관리하는 방식입니다. InnoDB는 이를 언두 로그를 활용해서 구현하며, 이를 통해 잠금 없는 일관된 읽기(Non-LickungConsistent Read)가 가능합니다.

 

 

참고

Real MySQL 8.0(1권)