ACID 속성 완전 이해

지난 글에서 PIVOT · UNPIVOT 패턴을 살펴봤다. 이번에는 트랜잭션의 근간을 이루는 ACID 속성—원자성·일관성·격리성·지속성—의 의미와 구현 원리를 정리한다.

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트랜잭션이란

트랜잭션(Transaction)은 하나의 논리적 작업 단위다. 여러 SQL 문을 묶어 하나처럼 처리하며, 중간에 실패하면 전체를 취소하거나 전체를 완료해야 한다.

BEGIN;
  UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE id = 1;  -- 출금
  UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE id = 2;  -- 입금
COMMIT;

위 예시에서 출금은 성공했지만 입금이 실패하면 돈이 공중으로 사라진다. 이런 상황을 방지하기 위해 ACID가 필요하다.

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A — Atomicity (원자성)

트랜잭션 내 모든 작업은 전부 성공하거나 전부 실패해야 한다.

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 10000 WHERE id = 1;
-- 만약 이 시점에 프로세스 죽으면?
UPDATE accounts SET balance = balance + 10000 WHERE id = 2;
COMMIT;

DB는 커밋되지 않은 변경 사항을 **Undo Log(롤백 세그먼트)**에 기록한다. 장애 발생 시 DB는 재시작 후 Undo Log를 사용해 커밋되지 않은 변경을 자동으로 되돌린다.

• COMMIT → 변경 영구 반영
• ROLLBACK 또는 오류 → Undo Log로 전체 취소

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C — Consistency (일관성)

트랜잭션 실행 전후로 DB는 항상 정의된 제약(Constraints)을 만족해야 한다.

BEGIN;
-- balance가 음수가 되면 CHECK 제약 위반
UPDATE accounts SET balance = balance - 999999
WHERE id = 1;  -- 잔액 1000원인 계좌
-- ERROR: violates check constraint "balance_positive"
ROLLBACK;  -- 자동 롤백 (트랜잭션 중단)

일관성을 보장하는 DB 메커니즘: PRIMARY KEY, FOREIGN KEY, NOT NULL, CHECK, UNIQUE. C는 ACID 중 유일하게 애플리케이션 설계 책임도 포함한다—DB 제약이 없더라도 비즈니스 규칙(예: 총 재고 수량이 음수 불가)을 애플리케이션에서 보장해야 한다.

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I — Isolation (격리성)

동시에 실행되는 트랜잭션들은 서로의 중간 상태를 볼 수 없어야 한다.

-- Tx1: 잔액 조회 중        -- Tx2: 이체 중 (커밋 전)
BEGIN;                       BEGIN;
SELECT balance FROM accounts  UPDATE accounts
WHERE id = 1;                SET balance = balance - 100
-- 여기서 Tx2가 변경 중      WHERE id = 1;
-- Tx1은 변경 전 값을 봐야 함
COMMIT;                       COMMIT;

완벽한 격리는 직렬 실행(SERIALIZABLE)이지만 성능이 나쁘다. 실무에서는 격리 수준을 선택해 정확성과 성능을 교환한다. 격리 구현 방식은 다음 글에서 자세히 다룬다.

• 잠금 기반(2PL): 읽기·쓰기 잠금으로 동시성 제어
• MVCC: 스냅샷을 이용해 잠금 없이 읽기 허용

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D — Durability (지속성)

COMMIT된 트랜잭션 결과는 시스템 장애 후에도 영구 보존된다.

구현의 핵심은 Write-Ahead Log(WAL) 또는 Redo Log다.

COMMIT 처리 순서:
1. 변경 내용을 Redo Log에 기록 (디스크 flush)
2. "이 트랜잭션은 커밋됨"을 로그에 표시
3. 실제 데이터 파일은 나중에 비동기로 반영 (checkpoint)

장애 복구:
재시작 → Redo Log 스캔 → 커밋됐지만 데이터 파일에 없는 것 재수행

fsync()를 비활성화하면 성능이 올라가지만 D가 깨진다. PostgreSQL의 synchronous_commit = off, MySQL의 innodb_flush_log_at_trx_commit = 2 등은 지속성과 성능을 절충하는 설정이다.

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ACID와 BASE

NoSQL 진영에서는 높은 가용성·확장성을 위해 BASE(Basically Available, Soft state, Eventually consistent)를 채택하는 경우가 많다. ACID는 강력한 일관성을 보장하지만 단일 DB에 묶이므로 분산 환경에서 완전한 ACID는 성능 비용이 크다.

속성	ACID	BASE
일관성	즉시 일관성	최종 일관성
가용성	제한적	높음
복잡도	DB 보장	애플리케이션 책임

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실무 체크리스트

• 자동 커밋 주의: 대부분의 DB 드라이버는 autocommit=true가 기본. 배치 작업은 명시적 트랜잭션으로 묶어야 원자성을 확보한다.
• 긴 트랜잭션 지양: 트랜잭션이 길수록 잠금 보유 시간이 길어져 동시성이 감소한다.
• 오류 처리: ROLLBACK을 오류 핸들러에 반드시 포함해야 부분 커밋을 막을 수 있다.

-- Python 예시: 자동 롤백 보장
try:
    conn.autocommit = False
    cur.execute("UPDATE accounts ...")
    cur.execute("UPDATE accounts ...")
    conn.commit()
except Exception:
    conn.rollback()
    raise

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지난 글: PIVOT · UNPIVOT 패턴

다음 글: 트랜잭션 격리 수준 표준

읽어주셔서 감사합니다. 😊