MySQL 버전에 따른 @Transactional(readOnly=true)의 동작 과정

개요

이 글은 태현님의 블로그 게시글에서 영감을 받아 작성하게 되었습니다.

우리는 스프링 프레임워크를 통해 RDBMS를 활용하는 과정에서, 우리는 성능 최적화, 가독성 향상, 데이터 일관성 유지 등 여러 이유로 비즈니스 로직에 @Transactional(readOnly=true) 어노테이션을 자주 사용하곤 합니다. 그런데 이 어노테이션은 어떠한 원리로 동작하는 것일까요? 이번 글에서는 @Transactional(readOnly=true)의 JDBC 단계에서의 동작 과정을 위주로 살펴보려 합니다.

 

 

동작 과정

비즈니스 로직에 @Transactional(readOnly=true)을 걸고 실행하는 경우 동작하는 전체적인 과정은 아래와 같습니다.

1. 트랜잭션 시작
2. 데이터베이스 연결 준비
3. 읽기 전용 상태 전파
4. 비즈니스 로직 실행
5. 트랜잭션 종료

각 과정에 대해 상세하게 한번 알아보겠습니다.
 

1. 트랜잭션 시작

아래와 같이 @Transactional(readOnly=true)가 설정된 비즈니스 로직을 호출하면 트랜잭션이 시작됩니다.

@Service
public class MyService {
 
    @Transactional(readOnly=true)
    public MyData getData(int id) {
        // 비즈니스 로직
    }
    
}

위 메서드가 호출되면 스프링의 AOP 프레임워크가 이를 인지하고, 트랜잭션 인터셉터를 통해 트랜잭션을 시작합니다.

스프링의 트랜잭션 관리는 AOP(Aspect-Oriented Programming) 기반으로 작동하며, 이를 통해 비즈니스 로직과 트랜잭션 처리를 분리하여 코드의 가독성과 재사용성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있습니다. 이 과정에서 트랜잭션 인터셉터는 중추적인 역할을 담당하며, 트랜잭션의 시작, 종료, 필요시 롤백 등의 작업을 수행합니다.

@Transactional(readOnly=true) 어노테이션을 통해 getData 메서드가 호출될 때, 트랜잭션 인터셉터가 활성화되어 새로운 트랜잭션을 시작합니다. 이때 트랜잭션의 속성들(읽기 전용, 격리 수준, 타임아웃, 전파 방식 등)이 트랜잭션 매니저에게 전달됩니다.
 

2. 데이터베이스 연결 준비

DataSourceTransactionManager의 doBegin()

트랜잭션이 시작되면 스프링의 트랜잭션 관리자는 DataSourceTransactionalManager.doBegin 메서드 내부에서 DataSourceUtils.prepareConnectionForTransaction 메서드를 호출하여 데이터베이스 연결을 준비합니다. 이 메서드는 스프링 프레임워크에서 제공하는 메서드로 트랜잭션 정의를 받아 데이터베이스 연결을 확보하고, 해당 연결에 트랜잭션의 속성들을 적용하는 역할을 합니다.

// DataSourceUtils.java
public static Integer prepareConnectionForTransaction(Connection con, TransactionDefinition definition)
        throws SQLException {
 
    Assert.notNull(con, "No Connection specified");
 
    if (definition.isReadOnly()) {
        try {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Setting JDBC Connection [" + con + "] read-only");
            }
            con.setReadOnly(true);
        }
        catch (SQLException | RuntimeException ex) {
            // 예외 처리
        }
    }
    // 격리 수준 설정 등의 추가 코드
}

DataSourceUtils의 prepareConnectionForTransaction

DataSourceUtils의 prepareConnectionForTransaction 메서드 내에서 definition.isReadOnly()는 @Transactional(readOnly=true) 어노테이션의 값이 true인지 확인하는 부분입니다. 이 값이 true일 경우, con.setReadOnly(true)가 호출되어 해당 데이터베이스 연결이 읽기 전용 모드로 설정됩니다. 이 설정에 따라 해당 연결을 통해 수행되는 모든 SQL 명령은 데이터 변경 없이 읽기 전용 모드로 동작하게 됩니다.

또한 이 메서드는 트랜잭션 정의에 따라 데이터베이스 연결의 격리 수준을 설정하는 부분도 포함하고 있어, 트랜잭션의 격리 수준이 정의되어 있다면, 해당 격리 수준이 데이터베이스 연결에 적용됩니다.

이렇게 모든 과정이 성공적으로 완료되면, 트랜잭션을 위한 준비가 모두 마무리된 상태입니다. 이후의 처리는 이 데이터베이스 연결을 통해 이루어지며, 트랜잭션이 종료될 때까지 이 연결은 유지됩니다.  트랜잭션이 종료된 후에는 resetConnectAfterTransaction 메서드를 통해 연결 상태가 원래대로 복원됩니다.
 

3. 읽기 전용 상태 전파

읽기 전용으로 설정된 데이터베이스 연결은 MySQL의 JDBC 드라이버에 전달되며 JDBC 드라이버는 Connection.setReadOnly(true) 호출을 인지하고, 내부적으로 ConnectionImpl.setReadOnlyInternal 메서드를 실행합니다.

ConnectionImpl.setReadOnlyInternal 메서드는 MySQL의 JDBC 드라이버에서 제공하는 메서드로, 데이터베이스 연결의 읽기 전용 상태를 설정하는 데 사용됩니다. 이 메서드는 MySQL 서버의 버전을 확인한 후, 읽기 전용 상태를 MySQL 서버에 전파하려고 시도합니다.

// ConnectionImpl.java
@Override
public void setReadOnlyInternal(boolean readOnlyFlag) throws SQLException {
    synchronized (getConnectionMutex()) {
        // note this this is safe even inside a transaction
        if (this.readOnlyPropagatesToServer.getValue() && versionMeetsMinimum(5, 6, 5)) {
            if (!this.useLocalSessionState.getValue() || readOnlyFlag != this.readOnly) {
                this.session.execSQL(null, "set session transaction " + (readOnlyFlag ? "read only" : "read write"), -1, null, false,
                        this.nullStatementResultSetFactory, null, false);
            }
        }
        this.readOnly = readOnlyFlag;
    }
}

ConnectionImpl의 setReadOnlyInternal

위 코드에서 versionMeetsMinimum(5, 6, 5)는 MySQL 서버의 버전이 5.6.5 이상인지 확인하는 부분입니다. 만약 5.6.5 버전 이상일 경우 execSQL(..., "set session transaction read only", ...)가 호출되어, 읽기 전용 상태를 MySQL 서버에 전달하는 SQL 명령이 실행됩니다.

이 과정을 통해 JDBC 드라이버는 데이터베이스 연결의 읽기 전용 상태를 MySQL 서버에 전파합니다. 이 과정은 JDBC 드라이버와 MySQL 서버 간의 통신 과정에서 이루어지며, 이를 통해 MySQL 서버도 해당 연결이 읽기 전용임을 인지하게 됩니다.

여기서 만약 MySQL 서버의 버전이 5.6.5 미만이라면, 'READ ONLY'와 'READ WRITE' 트랜잭션 특성이 지원되지 않아 조건문을 통과하지 못해 읽기 전용 상태가 MySQL 서버에 전파되지 않습니다. 

 

서버 버전이 5.6.5 미만인 경우, 'READ ONLY'와 'READ WRITE' 트랜잭션 특성이 지원되지 않는다.

MySQL 5.6.5 이전 버전에서는 세션 레벨에서만 읽기 전용 상태를 설정하는 것이 가능했습니다. 하지만, 트랜잭션 수준에서 'READ ONLY'와 'READ WRITE' 특성을 지정하는 기능은 MySQL 5.6.5 버전부터 제공되었습니다.(https://forums.mysql.com/read.php?3,524924)

세션 레벨에서의 읽기 전용 상태와 트랜잭션 수준에서의 읽기 전용 상태는 다음과 같은 차이점이 있습니다.

• 세션 레벨에서의 읽기 전용 상태: 세션 레벨에서 읽기 전용 상태를 설정하면, 해당 세션에서 수행되는 모든 트랜잭션은 기본적으로 읽기 전용으로 동작합니다. 즉, 세션 내의 모든 트랜잭션에서 데이터 변경 작업은 거부되거나 무시됩니다. 이 설정은 해당 세션 내의 모든 트랜잭션에 적용되며, 세션이 종료되거나 명시적으로 변경되기 전까지 유지됩니다.
• 트랜잭션 수준에서의 읽기 전용 상태: 트랜잭션 수준에서 읽기 전용 상태를 설정하면, 해당 설정은 오직 그 트랜잭션에만 적용됩니다. 즉 해당 트랜잭션이 종료되면, 이 설정은 해제되며 다음 트랜잭션은 세션 레벨의 설정을 따르게 됩니다. 이 설정은 트랜잭션의 시작과 종료 사이에만 유효하며, 트랜잭션의 범위를 벗어나는 영향은 없습니다.

코드를 보면 "set session transaction " + (readOnlyFlag ? "read only" : "read write") 부분은 MySQL 서버에 전달되는 명령어로, 5.6.5 이전 버전에서는 해당 명령어를 직접적으로 지원하지 않습니다. 따라서, MySQL 서버의 버전이 5.6.5 미만일 경우에는 JDBC 드라이버가 'READ ONLY' 또는 'READ WRITE' 트랜잭션 특성을 서버에 전달할 수 없습니다.

하지만 MySQL 서버의 버전이 5.6.5 미만인 경우에도, 코드 마지막의 this.readOnly = readOnlyFlag를 통해 데이터베이스 연결을 읽기 전용으로 설정하도록 JDBC 드라이버에게 지시하게 됩니다.

결과적으로 JDBC 드라이버는 이 연결을 통해 들어오는 모든 쿼리를 읽기 전용으로 취급하며, 데이터를 변경하는 쿼리가 실행되려고 하면 JDBC 드라이버가 이를 거부하고 오류를 반환합니다. 이로 인해 MySQL 서버의 버전에 상관없이 읽기 전용 트랜잭션의 안전성은 보장될 수 있습니다.

DataSourceTransactionManager의 prepareTransactionalConnection()

그 후 DataSourceTransactionManager 클래스의 doBegin() 메서드 내에서 DataSourceTransactionManager.prepareTransactionalConnection() 메서드가 호출됩니다. 이 메서드는 트랜잭션 수준에서 읽기 전용 모드를 강제하기 위한 것입니다. 이미 DataSourceUtils.prepareConnectionForTransaction(con, definition) 호출에 의해 데이터베이스 연결이 읽기 전용으로 설정되었지만, 이는 연결 수준의 설정이므로 이후에 같은 연결을 다른 트랜잭션에서 재사용할 경우에 읽기 전용 설정이 변경될 수 있습니다.

하지만 기본 설정 상에서 DataSourceTransactionManager.prepareTransactionalConnection() 메서드가 실제로 수행될 가능성은 거의 없습니다. isEnforceReadOnly()의 기본값이 false이고, enforceReadOnly 속성은 DataSourceTransactionManager의 설정으로써 @Transactional 어노테이션의 readOnly 속성과는 별개이기 때문입니다.

따라서 enforceReadOnly를 true로 설정하려면, DataSourceTransactionManager의 인스턴스를 생성하거나 구성하는 과정에서 명시적으로 설정해야 합니다. 예를 들어, 아래와 같이 설정할 수 있습니다.

@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
    DataSourceTransactionManager txManager = new DataSourceTransactionManager();
    txManager.setDataSource(dataSource);
    txManager.setEnforceReadOnly(true);  // 읽기 전용 트랜잭션 강제 설정
    return txManager;
}

지금까지의 과정을 정리하면 다음과 같습니다.

1. DataSourceTransactionManager의 doBegin() 메서드가 트랜잭션을 시작하는 과정을 담당한다.
2. doBegin() 메서드 내부에서 DataSourceUtils.prepareConnectionForTransaction(con, definition)이 호출되는데, 이 함수에서는 트랜잭션 정의에 따라 데이터베이스 연결을 준비한다.
3. 이 과정에서 ConnectionImpl의 setReadOnlyInternal() 메서드가 호출되며, 이는 데이터베이스 연결을 읽기 전용 상태로 설정한다.
4. 마지막으로, DataSourceTransactionManager의 doBegin() 메서드 내에서 prepareTransactionalConnection()이 호출되어, 트랜잭션을 위한 최종적인 데이터베이스 연결 준비를 완료한다.

 

4. 비즈니스 로직 실행

비즈니스 로직이 실행되는 이 단계에서는 애플리케이션 로직에 따라 데이터베이스 쿼리를 수행하게 됩니다. 이때 데이터베이스 연결이 읽기 전용 모드로 설정되어 있다면, 데이터 변경(INSERT, UPDATE, DELETE 등)을 시도하는 SQL 명령이 실행되면 SQLException이 발생합니다. 이러한 검증 과정은 JDBC 드라이버가 SQL 명령 실행 전에 현재 데이터베이스 연결의 상태를 확인하여 이루어집니다.

MySQL 5.6.5 이상 

MySQL 5.6.5 이상에서는 JDBC 드라이버와 MySQL 서버 모두에서 'READ ONLY' 트랜잭션을 관리합니다. 이때의 동작 과정은 다음과 같습니다.

1. JDBC 드라이버 차원의 검증: 애플리케이션이 SQL 명령을 실행하려고 할 때, JDBC 드라이버는 먼저 연결의 상태를 확인합니다. 만약 연결이 읽기 전용 모드로 설정되어 있다면, JDBC 드라이버는 데이터 변경을 시도하는 SQL 명령을 거부하고 SQLException을 발생시킵니다. 
2. MySQL 서버 차원의 검증: 만약 JDBC 드라이버 차원에서 SQL 명령이 거부되지 않았다면, SQL 명령은 MySQL 서버로 전달됩니다. MySQL 서버는 'READ ONLY' 트랜잭션 설정을 인식하고, 데이터 변경을 시도하는 SQL 명령을 차단하고 오류를 반환합니다. 

MySQL 5.6.5 미만

MySQL 5.6.5 미만에서는 'READ ONLY'와 'READ WRITE' 트랜잭션 특성이 서버 차원에서 지원되지 않습니다. 이 경우 검증 과정은 JDBC 드라이버가 전적으로 담당합니다. 마찬가지로 JDBC 드라이버는 먼저 연결의 상태를 확인하고, 연결이 읽기 전용 모드로 설정되어 있는데 데이터 변경을 시도하는 SQL 명령이 들어온다면 SQLException을 발생시킵니다.
 

5. 트랜잭션 종료

트랜잭션 종료 단계는 비즈니스 로직 실행이 완료된 후에 이루어지며, 이 단계에서 커밋 혹은 롤백이 일어나게 됩니다.

 

 

정리

읽기 전용 트랜잭션은 데이터베이스 작업에서 데이터의 일관성을 유지하며 성능을 향상시키는 중요한 도구입니다. 특히 데이터를 읽는 작업이 주를 이루는 환경에서는 읽기 전용 트랜잭션의 활용이 큰 이점을 가져올 수 있습니다.

읽기 전용 트랜잭션의 설정, 비즈니스 로직의 실행, 그리고 트랜잭션의 종료의 세 단계를 거치며 이 과정에서 데이터베이스 연결의 상태를 확인하고, 필요에 따라 커밋 혹은 롤백을 수행하게 됩니다. MySQL 5.6.5 이상과 미만의 버전에서는 'READ ONLY' 트랜잭션의 관리 방식이 약간 다르지만 핵심적인 부분은 동일합니다. 즉 어느 버전에서든 읽기 전용 모드로 설정된 연결에서 데이터 변경을 시도하면 SQLException이 발생합니다. 

java.sql.SQLException: Connection is read-only. Queries leading to data modification are not allowed