[정보처리기사 실기 공부] 병행 제어와 회복

병행 제어와 데이터베이스 회복

데이터베이스 관리에서 중요한 두 가지 개념인 병행 제어와 데이터베이스 회복에 대해 알아보겠습니다. 병행 제어는 여러 트랜잭션이 동시에 실행되면서 데이터베이스의 일관성을 유지하도록 하는 기법이며, 데이터베이스 회복은 장애로 인해 손상된 데이터를 복구하는 작업입니다.

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병행제어

• 개념
  • 여러 트랜잭션들이 동시에 실행되면서도 데이터베이스의 일관성을 유지할 수 있게 하는 기법

• 목적
  • 데이터베이스의 공유도 최대화
  • 시스템 활용도 최대화
  • 응답시간 최소화
  • 단위 시간당 트랜잭션 처리건수 최대화
  • DB 일관성 유지

병행제어의 문제점 (★)

• 갱신 분실(Lost Update)
  • 두 개 이상의 트랜잭션이 같은 자료를 공유하여 갱신할 때 갱신 결과의 일부가 없어지는 현상
• 비완료 의존성(Uncommitted Dependency)
  • 하나의 트랜잭션 수행이 실패한 후 회복되기 전에 다른 트랜잭션이 실패한 갱신 결과를 참조하는 현상

데이터	트랜잭션1	트랜잭션2
1000	READ(1000)
1000	ADD(1000)
2000	STORE(2000)	READ(2000)
1000	장애로 ROLLBACK

• 모순성(Inconsistency)
  • 두 개의 트랜잭션이 병행수행될 때 원치 않는 자료를 이용함으로써 발생하는 문제
• 연쇄 복귀(Cascading Rollback)
  • 병행수행 된 트랜잭션들 중 어느 하나에 문제가 생겨 Rollback하는 경우 다른 트랜잭션도 함께 Rollback되는 현상

데이터	트랜잭션1	트랜잭션2
1000	READ(1000)
1000	ADD(1000)
2000	STORE(2000)
2000		READ(2000)
2000		ADD(2000)
4000		STORE(4000)
1000	장애로 ROLLBACK

 

병행제어 기법 (★)

• 로킹(Locking)
  • 트랜잭션이 어떤 데이터에 접근하고자 할 때 로킹 수행
  • 로킹 단위 : 필드, 레코드, 파일, 데이터베이스 모두 로킹 단위가 될 수 있음
• 로킹 단위에 따른 구분

구분	로크 수	병행성	오버헤드
로킹 단위가 크면	적어짐	낮아짐	감소
로킹 단위가 작으면	많아짐	높아짐	증가

• 2단계 로킹 규약(Two-Phase Locking Protocol)
  • Lock과 Unlock이 동시에 이루어지면 일관성이 보장되지 않으므로 Lock만 가능한 단계와 Unlock만 가능한 단계를 구분
  • 확장단계 : 새로운 Lock은 가능하고 Unlock은 불가능하다.
  • 축소단계 : Unlock은 가능하고 새로운 Lock은 불가능하다.

• 타임스탬프(Time Stamp)
  • 데이터에 접근하는 시간을 미리 정해서 정해진 시간(Time Stamp)의 순서대로 데이터에 접근하여 수행
• 낙관적 병행제어(Optimistic Concurrency Control)
  • 트랜잭션 수행 동안은 어떠한 검사도 하지 않고, 트랜잭션 종료 시에 일괄적으로 검사
• 다중 버전 병행제어(Multi-version, Concurrency Control)
  • 여러 버전의 타임스탬프를 비교하여 스케줄상 직렬가능성이 보장되는 타임스탬프를 선택

데이터베이스 회복(Database Recovery)

• 개념
  • 트랜잭션들을 수행하는 도중 장애로 인해 손상된 데이터베이스를 손상되기 이전의 정상적인 상태로 복구하는 작업

장애의 유형

유형	설명
트랜잭션 장애	트랜잭션의 실행 시 논리적인 오류로 발생할 수 있는 에러 상황
시스템 장애	H/W 시스템 자체에서 발생할 수 있는 에러 상황
미디어 장애	디스크 자체의 손상으로 발생할 수 있는 에러 상황

 

Undo와 Redo

Undo	Redo
트랜잭션 로그를 이용하여 오류와 관련된 모든 변경을 취소하여 복구 수행	트랜잭션 로그를 이용하여 오류가 발생한 트랜잭션을 재실행하여 복구수행

 

로그 파일

• 트랜잭션이 반영한 모든 데이터의 변경 사항을 데이터베이스에 기록하기 전에 미리 기록해두는 별도의 파일

 

회복 기법 (★)

• 로그 기반 회복 기법
  • 지연갱신 회복 기법(Deferred Update)
    • 트랜잭션의 부분 완료 상태에선 변경 내용을 로그 파일에만 저장

 

• 즉시갱신 회복 기법(Immediate Update)
  • 트랜잭션 수행 도중에도 변경 내용을 즉시 데이터베이스에 기록

• 검사점 회복 기법(Checkpoint Recovery)
  • 체크포인트 회복 기법
  • 장애 발생 시 검사점(Checkpoint) 이전에 처리된 트랜잭션은 회복에서 제외하고 검사점 이후에 처리된 트랜잭션은 회복 작업 수행
• 그림자 페이징 회복 기법(Shadow Paging Recovery)
  • 트랜잭션이 실행되는 메모리상의 Current Page Table과 하드디스크의 Shadow Page Table 이용
• 미디어 회복 기법(Media Recovery)
  • 디스크와 같은 비휘발성 저장 장치가 손상되는 장애
  • 발생을 대비한 회복 기법
• ARIES 회복 기법(Algorihms for Recovery and Isolation Exploiting Semantics)
  • 주요 3단계
    • 분석단계
    • REDO 단계 (로그 재실행)
    • UNDO 단계 (로그 취소)

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병행 제어와 데이터베이스 회복은 데이터베이스 관리에서 중요한 부분입니다. 이 개념들을 잘 이해하고 적절히 활용하면 데이터베이스의 성능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 2024년에 정보처리기사를 따기 위해 노력하는 모두에게 행운을 빕니다!