ORM을 이용한 동시성 제어 구현 - 비관적 및 낙관적 잠금에 대한 심층 분석

소개

오늘날의 고도로 동시적인 애플리케이션에서 여러 사용자 또는 프로세스가 동시에 동일한 데이터에 액세스하려고 할 때 데이터 무결성을 보장하는 것이 무엇보다 중요합니다. 적절한 메커니즘 없이는 경쟁 상태로 인해 데이터가 손상되고, 상태가 일관되지 않으며, 궁극적으로 시스템에 대한 신뢰가 무너질 수 있습니다. 데이터베이스 잠금 전략은 이러한 문제를 해결하는 기반이며, 동시 액세스를 관리하는 체계적인 방법을 제공합니다. 전통적인 SQL은 강력한 잠금 기본 요소를 제공하지만, 객체 관계형 매핑(ORM) 프레임워크 내에서 이를 직접 다루는 것은 번거로울 수 있습니다. 이 글에서는 ORM이 개발자가 중요한 잠금 전략, 특히 비관적 잠금(SELECT FOR UPDATE)과 낙관적 잠금(버전 관리 사용)을 구현하여 데이터 일관성을 유지하면서 애플리케이션 개발을 간소화할 수 있도록 지원하는 방법을 심층적으로 살펴봅니다. 이러한 기법을 이해하는 것은 단순한 학술적 연습이 아니라 강력하고 확장 가능한 애플리케이션을 구축하기 위한 실질적인 필수 사항입니다.

동시성 제어의 핵심 개념

구현 세부 사항을 살펴보기 전에, 동시 데이터 수정과 관련된 핵심 개념 및 논의할 두 가지 주요 잠금 전략을 명확하게 이해하는 것이 중요합니다.

동시성 제어: 공유 데이터에 대한 동시 액세스를 관리하는 데 사용되는 방법을 말합니다. 여러 트랜잭션이 동시에 실행되도록 허용하면서 데이터베이스가 일관된 상태를 유지하고 동시 트랜잭션의 결과가 올바르도록 보장하는 것을 목표로 합니다.

트랜잭션: 데이터베이스 콘텐츠에 액세스하고 잠재적으로 수정하는 단일 논리적 작업 단위입니다. 트랜잭션은 데이터베이스 작업의 신뢰할 수 있는 처리를 보장하는 ACID 속성(원자성, 일관성, 격리성, 지속성)으로 특징지어집니다.

경쟁 상태: 여러 작업이 동시에 실행될 때 최종 결과가 이러한 작업이 실행되는 특정 순서에 따라 달라지는 경우 발생합니다. 데이터베이스 용어에서 이는 종종 두 개의 트랜잭션이 동일한 데이터를 읽고 업데이트하려고 시도하여 한 업데이트가 다른 업데이트를 덮어쓰거나 일관되지 않은 상태를 초래하는 것을 의미합니다.

비관적 잠금: 이 전략은 충돌이 자주 발생한다고 가정하므로, 수정하기 전에 데이터를 즉시 잠가 동시 액세스를 방지합니다. 잠긴 후에는 다른 트랜잭션은 잠금이 해제될 때까지 해당 데이터에 액세스하는 것이 차단됩니다. 이 접근 방식은 데이터 무결성을 보장하지만, 주의해서 관리하지 않으면 동시성을 줄이고 데드락을 발생시킬 수 있습니다.

낙관적 잠금: 이 전략은 충돌이 드물다고 가정합니다. 사전에 데이터를 잠그는 대신, 동시 액세스를 허용하고 변경 사항을 저장할 시점에만 충돌을 확인합니다. 충돌이 감지되면(즉, 데이터가 마지막으로 읽은 이후 다른 트랜잭션에 의해 수정된 경우), 트랜잭션은 일반적으로 롤백되고 사용자에게 다시 시도하라는 메시지가 표시됩니다. 이 접근 방식은 동시성을 극대화하지만 개발자가 잠재적 충돌을 처리해야 합니다.

ORM을 이용한 비관적 잠금 (SELECT FOR UPDATE)

비관적 잠금, 특히 SELECT FOR UPDATE를 사용하는 것은 데이터 무결성이 매우 중요하고 동시 수정이 매우 가능성이 높거나 데이터의 현재 상태에 기반한 복잡한 의사 결정이 필요한 상황에 이상적입니다.

원리

SELECT FOR UPDATE 쿼리가 실행되면 데이터베이스는 선택된 행을 잠급니다. 이 잠긴 행을 읽거나 업데이트하려는 다른 트랜잭션은 잠금이 해제될 때까지 기다리거나, 데이터베이스의 격리 수준 및 동시성 설정에 따라 오류를 받게 됩니다. 잠금은 이를 획득한 트랜잭션이 커밋되거나 롤백될 때까지 유지됩니다.

ORM 구현 예시

대부분의 ORM은 SELECT FOR UPDATE를 통합하는 간단한 방법을 제공합니다. 재고가 특정 임계값 이상인 경우에만 재고를 줄여야 하는 시나리오와 가상 Product 엔터티를 사용하여 예제를 살펴보겠습니다.

# Django ORM 예시
from django.db import transaction
from .models import Product

def decrement_product_stock_pessimistic(product_id: int, quantity: int):
    with transaction.atomic():
        # 트랜잭션을 위해 제품을 잠그고 FOR UPDATE로 선택
        product = Product.objects.select_for_update().get(id=product_id)
        
        if product.stock >= quantity:
            product.stock -= quantity
            product.save()
            print(f