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오라클 Lock




오라클 Lock

학습 목표
  • 오라클 Lock의 종류 및 원리의 이해
  • Enqueue Lock 구조와 트랜젝션 Lock(TX Lock) 개념의 이해

대표적인 오라클 Lock의 종류

  • 래치(Latch) : SGA에 공유돼 있는 갖가지 자료구조를 보호할 목적으로 사용되는 가벼운 Lock
  • 버퍼 Lock : 버퍼 블록에 대한 액세스를 직렬화
  • 라이브러리 캐시 Lock : 라이브러리 캐시 오브젝트에 대한 핸들을 보호
  • 라이브러리 캐시 Pin : 라이브러리 캐시 오브젝트의 실제 내용이 담긴 힙(Heap)을 보호
  • DML 테이블 Lock : Enqueue Lock으로 구현
  • DML 로우 Lock : 로우 단위 Lock과 트랜젝션 Lock을 조합해서 구현

1) Enqueue Lock

  • 테이블, 트랜젝션, 테이블스페이스, 시퀀스, Temp 세그먼트 등의 공유 리소스에 대한 액세스를 관리하는 Lock 메커니즘
  • 래치와 달리 큐(Queue) 구조 사용 : 순서가 보장된다(대기자 큐에 가장 먼저 Lock 요청을 등록한 세션이 가장 먼저 Lock을 획득)
  • Enqueue Lock으로 관리되는 공유 리소스에 대해 Lock을 획득하려면 먼저 Enqueue 리소스를 할당받아야 한다
    • 현재 할당된 Enqueue 리소스는 v$resource 뷰를 통해 확인
  • Enqueue 리소스
    • 소유자(Owner), 대기자(Waiter) 목록을 관리할 수 있는 구조체
    • 각 Enqueue 리소스에 고유한 식별자(Type-ID1-ID2) 부여
    • Type : 2개 문자열('TX', 'TM', 'TS' 등)
    • ID1, ID2에는 Lock 종류에 따라 다른 정보를 가짐
      Lock 종류 Type ID1 ID2
      TM Lock TM 오브젝트 ID 0
      TX Lock TX Undo 세그먼트 번호 << 16 | + 트랜젝션 슬롯번호 트랜젝션 슬롯 Sequence 번호
      US Lock US Undo 세그먼트 번호(USN)  
      HW Lock HW Tablespace# DBA of Undo Segment Header
  • 리소스 테이블
    • 일종의 Array
    • Enqueue 리소스 구조체를 통합 관리
    • 통합 관리하지 않고 버퍼 Lock이나 라이브러리 캐시 오브젝트처럼 개별 공유 리소스에서 소유자, 대기자 목록을 관리하는 경우도 있음
    • 해싱 알고리즘을 사용하여 각 리소스를 찾음
    • 해시 키(Hash Key)는 리소스 식별자
    • 각 해시 버킷에 연결 리스트(Linked List)로 연결된 해시 체인을 가지며, 여기에 리소스 구조체가 연결됨
  • Enqueue 방식으로 관리되는 특정 리소스(테이블, 트랜젝션 등)에 대한 Lock 획득
    • 먼저 리소스 테이블에서 해당 리소스 구조체를 찾음
    • 찾지 못하면 새로운 리소스 구조체를 할당받아 해시 체인 연결 리스트에 연결
    • 리소스 소유자 목록에 자신을 등록
    • 호환되지 않는 모드로 먼저 Lock을 획득한 세션이 있는 경우는 Lock 요청을 대기자 목록에 등록하고 대기(또는 작업을 포기)
    • 소유자가 Exclusive 모드일 때는 한 순간에 하나의 세션만 Lock을 소유
    • Shared 모드일 때는 여러 세션이 동시에 Lock 획득 가능(동시에 소유자 목록에 등록)
    • 소유자 목록에 어떤 모드건 Lock이 등록된 상태에서 Exclusive Lock을 획득하려면 대기자 목록에서 대기하고, 앞의 Lock이 모두 해제되면 소유자로 등록된다
  • Enqueue Lock 작동 메커니즘
    1. A 세션이 Shared 모드로 Lock 획득한다.
    2. B 세션이 Shared 모드로 Lock을 획득하려고 한다. 먼저 Lock을 소유한 A 세션과 호환되므로 정상적으로 Lock을 획득한다. 이제 소유자 목록에는 두 개 세션이 달려 있다.
    3. C 세션이 Exclusive 모드로 Lock을 획득하려고 한다. Shared 모드와 Exclusive 모드 간에 호환성이 없으므로 대기자 목록에 자신을 등록하고 대기한다.
    4. 소유자 목록에 Shared 모드로 달려 있던 A, B 두 세션이 모두 Lock을 해제하면 C 세션이 Exclusive 모드로 소유자 목록에 등록된다.
    5. A 세션이 Exclusive 모드로 다시 Lock을 획득하려고 하면, Exclusive 모드와 호환되지 않으므로 대기자 목록에 자신을 등록하고 대기한다.
    6. B 세션이 다시 Shared 모드로 Lock을 획득하려고 할 때도 Exclusive 모드와 호환되지 않으므로 대기자 목록에 자신을 등록하고 대기한다.
    7. Enqueue Lock은 순서가 보장되므로 C 세션이 Lock을 해제하면 A 세션이 가장 먼저 Exclusive 모드로 Lock을 획득한다.
    • 의문) 3번과 4번 사이에 D 세션이 Shared 모드 Lock을 획득하려고 한다면 어떻게 될까?

2) TX Lock(=트랜젝션 Lock)

  • 오라클은 레코드가 갱신중이라도 읽기 작업에 대해서는 블로킹 없이 작업을 진행할 수 있도록 구현됨
    • 트랜젝션을 시작하려면 먼저 Undo 세그먼트 헤더에 위치한 트랜젝션 테이블로부터 슬롯을 하나 할당받아야 함
    • 이 트랜젝션이 변경을 가한 블록에 대해 다른 트랜젝션이 Consistent 버전을 얻으려면
      • 트랜젝션 슬롯에 기록된 상태 정보를 확인
      • 필요하다면 CR 블록을 생성해서 읽음
    • 변경 중인 레코드(또는 기타 리소스)를 동시에 변경하려는 트랜젝션은?
      • 트랜젝션 Lock(TX Lock)을 사용하여 액세스를 직렬화
  • TX Lock
    • 트랜젝션이 첫 번째 변경을 시작할 때 얻고, 커밋 또는 롤백할 때 해제
    • TX Lock도 Enqueue Lock으로 구현됨
    • TX Lock을 위한 Enqueue 리소스 구조체의 식별자
      Type ID1 ID2
      TX Undo 세그먼트 번호 << 16 | + 트랜젝션 슬롯번호 트랜젝션 슬롯 Sequence 번호
    • 이 식별자를 갖는 리소스 구조체를 Enqueue 리소스 테이블 해시 체인에 연결하고, 소유자 목록에 트랜젝션을 등록하여 Lock을 획득
  • TX Lock 메커니즘
    1. TX1 트랜젝션은 Undo 세그먼트에서 트랜젝션 슬롯을 할당받고, Enqueue 리소스를 통해 TX Lock을 설정
      • 이 상태에서 r1부터 r5까지 5개 레코드를 변경하고, 아직 커밋은 하지 않음
    2. TX2 트랜젝션도 트랜젝션 테이블에서 하나의 슬롯을 할당받고, Enqueue 리소스를 통해 TX Lock을 설정
      • 이후 r6 레코드를 변경
    3. 이제 TX2가 r3 레코드를 액세스하려는 순간 호환되지 않는 모드로 Lock이 걸려 있음을 인지하고 TX1의 트랜젝션 슬롯 상태를 확인
    4. TX1이 아직 커밋되지 않은 Active 상태이므로
      • TX2는 TX1이 Lock을 설정한 Enqueue 리소스 구조체 대기자 목록에 자신을 등록하고 대기상태로 들어감
      • TX2는 대기하면서 3초마다 한번씩 TX1이 설정한 TX Lock의 상태를 확인(교착상태(Deadlock) 발생 여부를 확인하기 위함)
    5. TX1이 커밋 또는 롤백하면 TX1이 설정한 TX Lock의 대기자 목록에서 가장 우선순위가 높은 TX2 트랜젝션을 깨워 트랜젝션을 재개하도록 함
    6. TX2는 r3 레코드를 변경
  • TX Lock 경합 상황 모니터링 : v$lock 뷰를 통해 조회할 수 있다(발생 원인은 알 수 없음)
    SQL> select sid, type, id1, id2, lmode, request, block
      2       , to_char(trunc(id1/power(2,16))) USN
      3       , bitand(id1, to_number('ffff', 'xxxx')) + 0 SLOT
      4       , id2 SQN
      5    from v$lock
      6   where TYPE = 'TX' ;
    
      SID TY      ID1   ID2   LMODE   REQUEST   BLOCK USN    SLOT     SQN
    ----- -- -------- ----- ------- --------- ------- --- ------- -------
      145 TX   655401  1601       0         6       0 10       41    1601
      150 TX   655401  1601       6         0       1 10       41    1601
    
    • 현재 150번 세션이 145번 세션의 진행을 블로킹하고 있음(block = 1)
    • 145번 세션은 150번 세션이 Exclusive 모드(lmode = 6)로 요청한 채 대기하고 있음
    • 현재 경합이 발생한 TX Lock 식별자는 <TX-655401-1601>
    • id1과 id2 값을 이용해 TX Lock을 소유한 트랜젝션의 Undo 세그먼트와 트랜젝션 슬롯번호, 시퀀스 번호까지 식별 가능
  • TX Lock의 발생 원인 조회 : v$session_wait 뷰 또는 이벤트 트레이스(레벨 8)을 통해 확인
    SQL>select sid, seq#, event, state, seconds_in_wait, p1, p2, p3
      2   from v$session_wait
      3  where event like 'enq: TX%' ;
    
    SID SEQ# EVENT                          STATE   SECONDS_IN_WAIT         P1     P2    P3
    --- ---- ------------------------------ ------- --------------- ---------- ------ -----
    158  137 enq: TX - row lock contention  WAITING             108 1415053318 589824  7754
    
    • 대기 이벤트명에 따른 TX Lock의 구분
      대기 이벤트명 Lock 모드 원인
      enq: TX - row lock contention Exclusive(6) DML 로우 Lock
        Shared(4) 무결성 제약 위배 가능성
        Shared(4) 비트맵 인덱스 엔트리 갱신
      enq: TX - allocate ITL entry Shared(4) ITL 부족
      enq: TX - index contention Shared(4) 인덱스 분할
      enq: TX - contention Shared(4) 읽기 전용 테이블스페이스,
      PREPARED TxN(2PC),
      Free Lists 등등
    • 특히 이벤트명이 enq: TX - row lock contention일 때는 Lock 모드에 따라 그 발생원인을 판단해야 함
    • Lock 모드는 이벤트 발생시 함께 기록되는 p1 파라미터를 통해 확인
      # Lock 타입 - TM, TX, TS, SQ, HW, HV 등
        chr(bitand(:p1, -16777216)/16777215) || chr(bitand(:p1, 16711680/65536)
      
      # Lock 모드
        decode(to_char(bitand(:p1, 65536)), 0, 'None'
                                          , 1, 'Null'
                                          , 2, 'RS'   -- Row-Shared
                                          , 3, 'RX'   -- Row-Exclusive
                                          , 4, 'S'    -- Shared
                                          , 5, 'SRX'  -- Shared-Row-Exclusive
                                          , 6, 'X'    -- Exclusive
              )
      
    • p2, p3 파라미터를 통해 Undo 세그먼트, 트랜젝션 슬롯번호, 그리고 Wrap 시퀀스 번호를 식별해 낼 수 있음
      # Undo 세그먼트 번호
        trunc(:p2/power(2,16))
      
      # 트랜젝션 테이블 슬롯번호
        bitand(:p2, to_number('ffff', 'xxxx')) + 0
      
      # 트랜젝션 슬롯 Wrap 시퀀스
        :p3
      
  • 6가지 대표적 TX Lock 발생원인
    • DML 로우 Lock(가장 중요)
    • 무결성 제약 위배 가능성
    • 비트맵 인덱스 엔트리 갱신
    • ITL 슬롯 부족
    • 인덱스 분할
    • 기타

3) TX Lock ▶ 무결성 제약 위배 가능성 또는 비트맵 인덱스 엔트리 갱신

  • 로우 Lock 경합
    • 일반적으로 update, delete 시에 발생
    • 테이블에 Unique 인덱스가 정의되어 있는 경우 insert에 의한 로우 Lock 경합이 발생할 수 있음
    • 두 개 이상 트랜젝션이 같은 값을 입력하려 할 때, 선행 트랜젝션이 아직 진행 중이라면 값의 중복 여부가 확정되지 않았으므로 후행 트랜젝션은 진행을 멈추고 대기
  • Case 1
    • dept 테이블의 deptno 컬럼에 PK 인덱스가 잡혀 있는 상황
    • 두 트랜젝션이 다음과 같이 진행시 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 Shared 모드로 발생
    1. 트랜젝션 TX1이 dept 테이블에 deptno = 40인 레코드를 입력한다.
    2. 트랜젝션 TX2도 dept 테이블에 deptno = 40인 레코드를 입력하면, TX1이 커밋 또는 롤백할 때까지 Shared 모드로 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 발생한다.
    3. TX1이 커밋하면 TX2는 ORA-00001 에러를 만나게 된다. "ORA-00001: 무결성 제약 조건(PK_DEPT)에 위배됩니다"
    4. TX1이 롤백하면 TX2는 정상적으로 입력이 완료된다.
  • Case 2
    • dept와 emp 테이블이 1:M 관계
    • deptno 컬럼으로 dept.deptno를 참조하도록 emp 테이블에 FK가 걸려 있다.
    • 두 트랜젝션이 아래와 같이 진행시 마찬가지로 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 Shared 모드로 발생
    1. 트랜젝션 TX1이 dept 테이블에 deptno = 40인 레코드를 지운다.
    2. 트랜젝션 TX2가 emp 테이블에 deptno = 40인 레코드를 입력하면, TX1이 커밋 또는 롤백할 때까지 Shared 모드로 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 발생한다.
    3. TX1이 커밋하면 TX2는 ORA-02291 에러를 만나게 된다. "ORA-02291: 무결성 제약조건(FK_EMP_DEPT)이 위배되었습니다- 부모 키가 없습니다"
    4. TX1이 롤백하면 TX2는 정상적으로 입력이 완료된다.
  • 비트맵 인덱스 엔트리에 대한 갱신을 수행할 때
    • Shared 모드로 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 발생할 수 있다
    • 비트맵 인덱스의 구조상 하나의 엔트리가 여러 개 레코드와 매핑되고, 하나의 엔트리에 Lock을 설정하면 매핑되는 레코드 전체에 Lock이 설정됨
    • 비트맵 인덱스 엔트리를 두 개 이상 트랜젝션이 동시에 갱신할 때 이 이벤트가 자주 발생
    • TX1 트랜젝션이 1번 레코드를 갱신하는 동안 TX2 트랜젝션이 2번 레코드를 갱신하려고 할 때 Shared 모드로 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 발생

4) TX Lock ▶ ITL 슬롯 부족

  • ITL(Interested Transaction List) 슬롯
    • 한 블록을 동시에 갱신할 수 있는 트랜젝션의 갯수 결정
    • ITL 슬롯당 24 바이트 공간 차지
    • INITRANS 파라미터로 기본 할당 ITL 슬롯 갯수 설정
      • 9i부터는 3보다 작게 설정하더라도 오라클이 기본적으로 3개의 ITL 슬롯을 할당
    • 미리 할당된 ITL 슬롯이 모두 사용중일 때 새로운 트랜젝션이 ITL 슬롯을 요청하면 PCTFREE 설정에 의해 비워둔 공간을 활용
    • 최대한 생성할 수 있는 ITL 슬롯의 갯수는 MAXTRANS 파라미터에 의해 결정
      create table t(...) INITRANS 5 MAXTRANS 255 PCTFREE 30;
      
      • 10g부터는 MAXTRANS를 위해 사용자가 지정한 값은 무시되며 항상 255개로 고정됨
    • 블록에 레코드를 추가/갱신/삭제하려면 ITL 슬롯을 먼저 할당받고 그곳에 트랜젝션 ID를 기록
      • 비어 있는 ITL 슬롯이 없다면 ITL 슬롯을 사용중인 트랜젝션 하나가 커밋 또는 롤백할 때까지 기다려야 한다
      • Shared 모드 enq: TX - allocate ITL entry 대기 이벤트 발생
    • 테이블에 insert 할 때는 ITL 슬롯이 부족한 경우 새 블록을 할당해 그곳에 insert 하면 되기 때문에 대기할 필요가 없다(9i부터 이와 같이 동작)
    • 테이블 insert에서는 경합이 발생하지 않지만, index 값 삽입할 때는 여전히 ITL 경합이 발생
    • update, delete일 때는 테이블, 인덱스를 불문하고 ITL 경합이 나타날 수 있음
  • ITL 슬롯 부족에 의한 대기현상이 발생하는 경우
    • 동시에 블록을 갱신하려는 트랜젝션의 갯수가 MAXTRANS 값을 초과한 경우
    • PCTFREE를 0으로 지정했거나 PCTFREE 예약 공간을 모두 사용한 상태여서, 새로운 트랜젝션을 위한 ITL 슬롯이 부족한 경우
  • ITL 경합에 의한 대기 현상이 자주 발생하는 세그먼트(테이블, 인덱스, 파티션)에 대해서는 INITRANS를 늘려주어야 한다.
    • 세그먼트 목록은 v$segstat을 통해 확인할 수 있다(10g 이상)
      select ts#, obj#, dataobj#, sum(value) itl_waits
        from v$segstat
       where statistic_name = 'ITL waits'
       group by ts#, obj#, dataobj#
      having sum(value) > 0
       order by sum(value) desc
      
    • INITRANS 값을 변경하더라도 기존에 할당된 블록의 ITL 슬롯의 갯수에는 변함이 없고, 새로 할당되는 블록에만 적용된다.
    • 기존 블록에서 ITL 경합이 빈번하게 발생한다면 테이블 또는 인덱스 전체를 재생성
      alter table t move INITRANS 5; -- 인덱스가 모두 unusable 되므로 주의!
      alter index t_idx rebuild INITRANS 5;
      

5) TX Lock ▶ 인덱스 분할

  • 인덱스 분할이란?
    • 테이블의 경우 레코드 간 정렬 상태를 유지하지 않으므로 입력할 공간이 부족할 때 새로운 블록을 할당받아 입력
    • 인덱스의 경우 정렬된 상태를 유지해야 하므로 아무 블록에나 값을 입력할 수 없음
      • 값을 입력할 위치에 빈 공간이 없으면 인텍스 분할(Split)을 실시해 새 값을 입력할 공간을 확보하며, 이 과정에서 Lock 경합이 발생할 수 있음
    • 5번과 9번 리프 블록이 꽉 차 있음
      • 5번 블록에 새로운 값을 입력하려는 트랜젝션은 먼저 인덱스 분할을 실시해야 함
    • 인덱스 분할이 완료된 모습
      • 5번과 6번 블록 사이에 10번 블록이 삽입되었고, 5번 블록에 있던 레코드 절반이 10번 블록으로 이동함
    • 9번 블록에 새로운 값을 추가하려는 트랜젝션이 발생
      • 9번 블록도 꽉 찬 상태이므로 먼저 입력할 공간을 확보해야 함
      • 맨 우측에 값을 추가하는 것이므로 레코드를 이동할 필요 없이 새 블록만 추가하면 됨
    • 인덱스 분할이 완료된 후 모습
      • 9번 블록 뒤쪽에 11번 블록이 추가됨
  • 인덱스 분할이 진행되는 동안 그 블록에 새로운 값을 입력하려는 또 다른 트랜젝션이 생긴다면?
    • 두 번째 트랜젝션은 선행 트랜젝션이 인덱스 분할을 완료할 때까지 대기
    • Shared 모드에서 enq: TX - index contention 이벤트를 만나게 됨
    • 의문 : 인덱스 분할을 진행한 선행 트랜젝션이 커밋하지 않은 채 계속 다른 갱신 작업을 진행한다면 대기하던 트랜젝션은 계속 대기해야 함
      • 인덱스 분할 작업을 따로 autonomous 트랜젝션으로 구현하여 동시성 문제 해결
      1. TX1 트랜젝션이 인덱스에 로우를 삽입하려는 순간 빈 공간을 찾지 못함. 인덱스 분할이 필요.
      2. TX1 트랜젝션은 autonomous 트랜젝션 TX2를 생성해 인덱스 분할을 진행토록 함
      3. 인덱스 분할이 진행중인 블록에 TX3 트랜젝션이 로우를 삽입하려 하고, enq: TX = index contention 이벤트를 만나서, TX2 트랜젝션이 커밋할 때까지 대기
      4. 인덱스 분할이 완료되면 TX2 트랜젝션은 커밋하고, autonomous 트랜젝션이므로 TX1은 커밋되지 않은 상태로 계속 트랜젝션을 진행
      5. TX3 트랜젝션도 작업을 재개
  • PCTFREE에 대한 고찰
    • 테이블에서의 PCTFREE 공간은 나중에 발생할 update를 위해 남겨두는 공간
    • 인덱스에서의 PCTFREE는 insert를 위해 남겨두는 공간
      • PCTFREE 설정은 인덱스를 처음 생성하거나 재생성하는 시점에만 적용됨
      • 공간을 남겨두더라도 언젠가 다시 채워질 것임
      • 인덱스 분할을 최소화하기 위해 PCTFREE를 증가시키는 것은 효과가 없거나 일시적인 효과만 있음
      • 인덱스를 주기적으로 재생성해야 의미가 있음
      • 우측 맨 끝으로만 값이 입력되는 Right Growing 인덱스인 경우 PCTFREE를 0으로 설정하는 것이 인덱스 크기를 줄이는 데 도움이 됨(예: 순차적으로 증가하는 일련번호 컬럼에 인덱스를 생성한 경우)

6) TX Lock ▶ 기타 트랜젝션 Lock

  • Shared 모드 enq: TX - contention 대기 이벤트
    • 분산 트랜젝션에서 2-Phase 커밋을 위한 PREPARED TX Lock을 대기할 때 발생한다(오라클 매뉴얼)
    • 앞에서 열거한 중요한 TX Lock 이외의 트랜젝션 대기 상황을 모두 여기에 포함한 것 같음(추측)
  • 읽기 전용 테이블스페이스로 전환시 TX Lock 경합이 발견됨
    • USERS 테이블스페이스에 DML을 수행하는 트랜젝션이 아직 남아있는 상태에서 아래 명령을 수행시 Shared 모드로 TX Lock 대기
      alter tablespace USERS read only;
      

7) TX Lock ▶ DML 로우 Lock

  • DML Lock은 다중 사용자에 의해 동시에 액세스되는 사용자 데이터의 무결성을 보호
    • DML 수행 중에 호환되지 않는 다른 DML 또는 DDL 오퍼레이션의 수행을 방지시켜 준다
    • 로우 Lock은 두 개의 트랜젝션이 동시에 같은 로우를 변경하는 것을 방지
    • 오라클은 로우 Lock을 로우 단위(row-level) Lock과 TX Lock을 조합해서 구현
      1. 로우를 갱신하려면 Undo 세그먼트에서 트랜젝션 슬롯을 할당받고
      2. Enqueue 리소스를 통해 TX Lock을 획득(트랜젝션을 시작할 때 한 번만 획득)
      3. insert, update, delete, merge 문장을 통해 갱신하는 각 로우마다 Exclusive 모드로 로우 단위 Lock을 획득
  • 로우 단위 Lock
    • 블록 헤더 ITL과 로우 헤더 Lock Byte 설정을 의미
      • TX1 트랜젝션이 로우 정보를 갱신할 때는 블록 헤더 ITL 슬롯에 트랜젝션 ID를 기록
      • 로우 헤더에 이를 가리키는 Lock Byte를 설정
    • 이를 통해 로우를 갱신중인 트랜젝션 상태를 확인하고 액세스 가능 여부를 결정
      • 이 레코드를 액세스하려는 다른 트랜젝션은 로우 헤더에 설정한 Lock Byte를 통해 ITL 슬롯을 찾고
      • ITL 슬롯이 가리키는 Undo 세그먼트 헤더의 트랜젝션 슬롯에서 트랜젝션 상태 정보를 확인하여 해당 레코드에 대한 액세스 가능 여부를 결정
      • TX1 트랜젝션이 진행중일 때 이 레코드를 읽으려는 TX2 트랜젝션은 TX1 트랜젝션의 상태를 확인하고 CR 블록을 생성해서 읽기 작업을 완료
    • 오라클은 이처럼 로우 단위 Lock과 다중 버전 읽기 일관성 메커니즘을 이용함으로써 읽기 작업(select for update 문이 아닌)에 대해 Lock에 의한 대기 현상이 발생하지 않도록 구현
  • TX Lock
    • Enqueue 리소스를 통해 TX Lock을 설정하는 것을 의미
    • Lock이 설정된 레코드를 갱신하고자 할 때 Enqueue 리소스에서 대기
      • TX1이 갱신중인 레코드를 같이 갱신하려는 TX2 트랜젝션은 TX1 트랜젝션이 완료될 때까지 대기
      • 이를 위해 TX Lock이 필요
    • DML 로우 Lock에 의한 TX Lock 때문에 블로킹된 세션
      • Exclusive 모드의 enq: TX - row lock contention 대기 이벤트가 지속적으로 나타남

8) TM Lock ▶ DML 테이블 Lock

  • 테이블 Lock
    • 현재 트랜젝션이 갱신 중인 테이블에 대한 테이블 구조 변경 방지
      • 로우 Lock 획득시 해당 테이블에 대한 테이블 Lock도 동시에 획득
      • 갱신중인 테이블에 대한 호환되지 않는 DDL 오퍼레이션을 방지
    • DML문 간에도 테이블 Lock을 이용해 동시성 제어하는 경우도 있음
  • 명시적인 테이블 Lock(Lock Table 명령어)
    • lock table emp in row share mode
    • lock table emp in row exclusive mode
    • lock table emp in share mode
    • lock table emp in share row exclusive mode
    • lock table emp in exclusive mode
  • Lock 모드간 호환성(Compatibility)
    • 로우 Lock은 항상 Exclusive 모드이지만, 테이블 Lock에는 여러 가지 Lock 모드가 가용됨
        Null RS RX S SRX X
      Null
      RS  
      RX      
      S      
      SRX        
      X          
    • 표시는 두 모드 간에 호환성이 있음을 의미
    • RS : Row Share(또는 SS : sub share)
      • select for update 문을 위해 로우 Lock을 설정하려면 먼저 획득해야 함
    • RX : Row Exclusive(또는 SX : sub exclusive)
      • insert, update, delete, merge 문을 위해 로우 Lock을 설정하려면 먼저 획득해야 함
    • S : Share
    • SRX : share row exclusive(또는 SSX : share/sub exclusive)
    • X : exclusive
    • 선행 트랜젝션과 호환되지 않는 모드로 테이블 Lock을 설정하려는 후행 트랜젝션은 대기하거나 작업을 포기해야 한다
    • RS, RX 간에는 어떤 조합으로도 호환이 되므로 select for update나 DML문 수행시 이들간에 테이블 Lock에 의한 경합은 절대 발생하지 않는다
      • 다만, 같은 로우를 갱신하려 할 때 로우 Lock에 의한 경합은 발생
  • TM Lock
    • 오라클 테이블 Lock도 Enqueue로 구현(TM Enqueue)
    • 테이블 Lock을 TM Lock이라고 부르기도 한다
    • TM Enqueue 리소스 구조체의 식별자
      Type ID1 ID2
      TM 오브젝트 ID 0
    • 선행 트랜젝션이 TM Lock을 해제하기를 기다리는 트랜젝션에서 발생하는 대기 이벤트
      • enq: TM - contention 이벤트가 지속적으로 나타남
  • 테이블 Lock에 대한 오해와 진실
    • 테이블 전체에 Lock이 걸려서 다른 트랜젝션이 더는 레코드를 추가하거나 갱신하지 못하도록 막는다고 생각하기 쉬움
    • DML 수행시 항상 Table Lock이 함께 설정되므로 맞지 않음
    • Lock을 획득한 선행 트랜젝션이 해당 테이블에서 현재 어떤 작업을 수행중인지 알리는 일종의 푯말(Flag)으로 이해해야 함
    • 여러 가지의 Lock 모드에 따라 후행 트랜젝션이 수행할 수 있는 작업의 범위가 결정됨
    • 푯말에 기록된 Lock 모드와 후행 트랜젝션이 현재 하려는 작업 내용에 따라 진행 여부가 결정됨
      • 진행할 수 없다면 기다릴지, 작업을 포기할지 진로를 결정(내부적으로 하드코딩 돼 있거나 사용자가 지정한 옵션에 따라 결정)해야 함
      • 기다려야 한다면 TM Enqueue 리소스 대기자 목록에 Lock 요청을 등록하고 대기
    • 예) DDL문을 이용해 테이블 구조를 변경하려는 세션
      • 해당 테이블에 TM Lock이 설정돼 있는지 먼저 확인
      • TM Lock을 Row Exclusive(=SX) 모드로 설정한 트랜젝션이 하나라도 있다면 현재 테이블을 갱신중인 트랜젝션이 있다는 신호이므로 ORA-00054 메시지를 던지고 작업을 멈춤
      • DDL문이 먼저 수행중일 경우는 DML문을 수행하려는 세션이 TX Lock을 얻으려고 대기(enq: TM - contention 이벤트 발생)
        대상 리소스가 사용중일 때 진로 선택

        Lock을 얻고자 하는 리소스가 사용중일 때, 프로세스는 3가지 방법 중 하나를 선택
        보통은 진로가 결정돼 있지만 사용자가 선택하는 경우도 있음(select for update 문 사용)

        1. Lock이 해제될 때까지 기다린다.(select * from t for update)
        2. 일정 시간만 기다리다 포기한다.(select * from t for update wait 3)
          • 포기할 때 ORA-30006: resource busy; acquire with WAIT timeout expired 메시지를 던짐
        3. 기다리지 않고 작업을 포기한다.(select * from t for update nowait)
          • 작업을 포기할 때 ORA-00054: resource busy and acquire with NOWAIT specified 메시지를 던짐

        DML문을 수행할 때 묵시적으로 테이블 Lock을 얻게 되고, 1번 기다리는 방법을 선택
        Lock Table 명령을 이용해 명시적으로 테이블 Lock을 얻을 때도 기본적으로 기다리는 방법을 선택하지만, NOWAIT 옵션을 사용해 곧바로 작업을 포기하도록 사용자가 지정할 수 있음

        lock table emp in exclusive mode NOWAIT;
        

        DDL문을 수행할 때도 내부적으로 테이블 Lock을 얻음(이 경우는 NOWAIT 옵션이 자동으로 지정됨)

  • DML간에도 테이블 Lock을 이용해 동시성을 제어하는 경우 존재
    • 병렬 DML 또는 Direct Path Insert 방식으로 작업을 수행하는 경우
  • 사례)
    • 1번 세션(SID=1057)에서 T 테이블에 Append 모드로 Insert를 수행
    • 스크립트로 Lock 모니터링
      1번 세션
      SQL>insert /*+ append */ into t select * from t1;
      SQL>select l.session_id SID 
        2  , (case when lock_type = 'Transaction' then 'TX'
        3          when lock_type = 'DML' then 'TM' end) TYPE
        4  , mode_held
        5  , mode_requested mode_reqd
        6  , (case when lock_type = 'Transaction' then
        7               to_char(trunc(lock_id1/power(2,16)))
        8          when lock_type='DML' then
        9               (select object_name from dba_objects
       10                where object_id = l.lock_id1)
       11     end) "USN/Table"
       12  , (case when lock_type = 'Transaction' then
       13               to_number(lock_id1) end) "SQN"
       14  , (case when blocking_others = 'Blocking' then ' <<<<<' end) Blocking
       15   from dba_lock l       
       16  where lock_type in ('Transaction', 'DML')
       17  order by session_id, lock_type, lock_id1, lock_id2 ; 
       
             SID TY MODE_HELD  MODE_REQD  USN/Table         SQN BLOCKING
      ---------- -- ---------- ---------- ---------- ---------- ------
            1057 TM Exclusive  None       T
            1057 TX Exclusive  None       6              393231
      
    • DML문을 수행하니 TX Lock과 TM Lock을 동시에 획득함
      • 일반적인 DML문에서는 테이블 Lock(=TM Lock)을 Row Exclusive(=SX) 모드로 설정하지만, 여기서는 Append 모드로 Insert를 수행했기 때문에 Exclusive 모드임
    • 2번 세션(SID=1072)에서 T 테이블의 레코드 하나를 갱신하는 update문을 수행하고 Lock을 모니터링
      2번 세션
      SQL>update t
        2    set c2 = 3
        3  where c1 = 2 ;
             SID TY MODE_HELD  MODE_REQD  USN/Table         SQN BLOCKING
      ---------- -- ---------- ---------- ---------- ---------- ------
            1057 TM Exclusive  None       T                      <<<<<
            1057 TX Exclusive  None       6              393231
            1072 TM None       Row-X (SX) T
      
    • 일반적인 DML문을 사용했으므로 Row Exclusive(=SX) 모드로 테이블 Lock을 요청했음
      • Row Exclusive 모드 Lock은 Exclusive 모드와 호환성이 없으므로 2번 세션은 블로킹됨
      • 로우 Lock이 아니라 테이블 Lock 때문에 블로킹된 점을 주목
      • 로우 Lock 호환성을 확인하기 전에 테이블 Lock 호환성을 먼저 확인한다는 사실을 알 수 있음
    • v$session_wait 뷰를 통해 2번 세션(SID=1072)의 이벤트 상황을 조회(enq: TM - contention 대기 이벤트 발생)
      SQL>select event, wait_time, seconds_in_wait, state
        2   from v$session_wait
        3  where sid = 1072 ;
      EVENT                             WAIT_TIME SECONDS_IN_WAIT STATE
      ------------------------------------------- --------------- -------------------
      enq: TM - contention                      0             358 WAITING
      
    • Exclusive 모드 테이블 Lock을 먼저 획득한 1번 세션(SID=1057)을 커밋하고 다시 Lock을 모니터링
             SID TY MODE_HELD  MODE_REQD  USN/Table         SQN BLOCKING
      ---------- -- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------
            1072 TM Row-X (SX) None       T
            1072 TX Exclusive  None       10             655388
      
    • 1번 세션은 Lock을 모두 해제했으므로 쿼리 결과에서 사라짐
      • 2번 세션이 TX Lock과 TM Lock을 동시에 획득
    • 2번 세션이 현재 Lock을 걸고 있는 레코드를 1번 세션에서 변경하고 Lock을 모니터링
      SQL>update t
        2    set c2 = 3
        3  where c1 = 2;
             SID TY MODE_HELD  MODE_REQD  USN/Table         SQN BLOCKING
      ---------- -- ---------- ---------- ---------- ---------- --------------------
            1057 TM Row-X (SX) None       T
            1057 TX None       Exclusive  10             655388
            1072 TM Row-X (SX) None       T
            1072 TX Exclusive  None       10             655388  <<<<<
      
    • 이번에는 테이블 Lock에 의한 블로킹이 아니라 로우 Lock 때문에 블로킹이 발생했음
      • Exclusive 모드 로우 Lock 간에는 호환성이 없기 때문
      • Row-Exclusive 모드 테이블 Lock 간에는 호환성이 있으므로 Lock 경합이 발생하지 않음
    • TX Lock은 트랜젝션마다 오직 한 개만 획득
    • TM Lock은 트랜젝션에 의해 변경이 가해진 오브젝트 수만큼 획득함
    • 참고) Expert One-On-One Oracle(Thomas Kyte 저)에 나오는 예시
      SQL>create table test1 (x int);
      SQL>create table test2 (x int);
      SQL>insert into test1 values(1);
      SQL>insert into test2 values(1);
      SQL>select usernmae, v$lock.sid, id1, id2
        2      , lmode, request, block, v$lock.type
        3   from v$lock, v$session
        4  where v$lock.sid = v$session.sid
        5    and v$session.username = 'SCOTT' ;   
      USERNAME          SID        ID1        ID2      LMODE    REQUEST      BLOCK TY
      ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- --
      SCOTT            1057      61243          0          3          0          0 TM
      SCOTT            1057      61244          0          3          0          0 TM
      SCOTT            1057     589836      13209          6          0          0 TX
      
      SQL> select object_name, object_id from user_objects;
      
      OBJECT_NAME                     OBJECT_ID
      ------------------------------ ----------
      TEST1                               61243
      TEST2                               61244
      

9) Lock을 푸는 열쇠, 커밋

  • 블로킹 vs. 교착상태
    • 블로킹(Blocking)
      • Lock 경합이 발생해 특정 세션의 작업을 진행하지 못하고 멈춰 선 경우
      • 커밋 또는 롤백으로 해소
    • 교착상태(Deadlock)
      • 두 세션이 각각 Lock을 설정한 리소스를 서로 액세스하려고 마주보고 진행하는 상황
      • 둘 중 하나가 물러나지 않으면 영영 풀릴 수 없음
      • 교착상태가 발생하면 이를 먼저 인지한 세션이 문장 수준 롤백을 진행한 후 에러 메시지를 던짐
        • ORA-00006: deadlock detected while waiting for resource
        • Lock 경합 때문에 대기 상태에 빠질 때 3초의 타임아웃을 설정하는 이유(교착상태 발생 인지)
      • 교착상태는 해소됐지만 블로킹 상태에 놓이게 됨
        • 이 메시지를 받은 세션은 커밋 또는 롤백을 결정해야 함
        • 프로그램 내에서 이 에러에 대한 예외 처리(커밋 또는 롤백)을 하지 않으면 대기상태를 지속하게 되므로 주의
  • 오라클은 데이터를 읽을 때 Lock을 사용하지 않음
    • 다른 DBMS에 비해 상대적으로 Lock 경합이 적게 발생
    • 읽는 세션의 진행을 막는 부담이 없어 필요한 만큼 트랜젝션을 충분히 길게 가져갈 수 있음
    • 그러나, 불필요하게 트랜젝션을 길게 정의하지 않도록 주의
      • 트랜젝션이 너무 길면 롤백이 필요한 경우 너무 많은 시간이 걸릴 수 있음
      • Undo 세그먼트가 고갈되거나 Undo 세그먼트 경합을 유발할 수도 있음
      • 같은 데이터를 갱신하는 트랜젝션이 동시에 수행되지 않도록 설계
      • DML Lock 때문에 동시성이 저하되지 않도록 적절한 시점에 커밋 처리
    • 반대로, 불필요하게 커밋을 너무 자주 수행하면
      • Snapshot too old(ORA-01555) 에러를 유발할 가능성 높아짐
      • LGWR가 로그 버퍼를 비우는 동안 발생하는 log file sync 대기 이벤트 때문에 성능 저하 우려
      • 잦은 커밋 때문에 성능이 느리다면 비동기식 커밋 기능 활용 검토(10gR2부터 제공)
  • 커밋 명령 옵션
    • WAIT(Default)
      • LGWR가 로그버퍼를 파일에 기록했다는 완료 메시지를 받을 때까지 대기
      • 그동안 log file sync 대기 이벤트 발생(동기식 커밋)
    • NOWAIT
      • LGWR의 완료 메시지를 기다리지 않고 바로 다음 트랜젝션을 진행
      • log file sync 대기 이벤트가 발생하지 않음(비동기식 커밋)
    • IMMEDIATE(Default)
      • 커밋 명령을 받을 때마다 LGWR가 로그 버퍼를 파일에 기록
    • BATCH
      • 세션 내부에 트랜젝션 데이터를 일정량 버퍼링했다가 일괄 처리
    • commit_write 파라미터를 이용해 시스템 또는 세션 레벨에서 기본 설정을 변경 가능
    • 각 옵션별 수행속도 테스트
      create table t (a number) ;
      
      begin
        for item in 1..100000
        loop
          insert into t values(item);
          commit write [immediate | batch] [wait | nowait];
        end loop;
      end;
      /
      
      COMMIT WRITE IMMEDIATE WAIT ;   -- 68초
      COMMIT WRITE IMMEDIATE NOWAIT ; -- 9초
      COMMIT WRITE BATCH WAIT ;       -- 66초
      COMMIT WRITE BATCH NOWAIT ;     -- 6초
      
      • Nowait 옵션에 의한 성능개선 효과는 크게 두드러지지만 Batch 옵션의 영향력은 미미
      • Batch 옵션은 IMU(In-Memory Undo) 기능과 관련(추정)
      • 위 테스트를 수행하는 도중 v$sesstat 각 항목의 변화량(delta)를 측정하여 가장 큰 차이를 보인 항목 선별
        Statistics Name Immediate
        (wait, nowait)
        Batch
        (wait, nowait)
        Commit immediate requested 100,000 0
        Commit immediate performed 100,000 0
        Commit batch requested 0 100,000
        Commit batch performed 0 100,000
        Session pga memory 0 262,144
        IMU Flushes 94,005 435
        IMU commits 0 93,892
        IMU Redo allocation size 36,605,152 118,440
        IMU Undo allocation size 34, 549, 388 34,667,516
      • Batch 옵션을 사용했을 때 PGA 메모리 할당량이 늘어남
        • PGA 영역에 트랜젝션 데이터를 일정량 버퍼링했다가 일괄 처리(추정)
    • 일반적인 커밋(immediate wait)은 트랜젝션 데이터가 데이터베이스에 안전하게 저장됨을 보장
    • 비동기식 커밋 옵션 사용시 트랜젝션 커밋 직후 인스턴스에 문제가 생기거나, Redo 로그가 위치한 파일 시스템에 문제가 생겨 쓰기 작업을 진행할 수 없게 되면 커밋이 정상적으로 완료되지 못할 우려가 있음
      • 트랜젝션에 의해 생성되는 데이터의 중요도에 따라 이 옵션의 사용여부를 판단하여 결정해야 함
참고) Oracle Database Lock Matrix
  1. 적용버전
    • Oracle Server Enterprise Edition - Version: 8.1.7.4 to 11.1.0.7
    • Information in this document applies to any platform.
    • Oracle Server - Enterprise Edition - Version: 8.1.7.4 to 11.1.0.7
  2. 목표
    • What kind of DDL or DML acquire what kind of lock?
  3. MATRIX
    Type of Request Lock Mode Lock Target Conflicts/Notes
    Initialization parameters None None No locks on reads
    Lock table in Row Share mode Mode 2 TM(RS) lock on table Mode 6, so no exclusive DDL (this is the least restrictive lock.)
    Lock table partition in
    Row Share mode
    Mode 2
    Mode 2
    TM (RS)lock on table
    TM (RS) lock on table
    partition
    Mode 6, so no exclusive DDL (This is the least restrictive lock.)
    Select for update Mode 2
    Mode 2
    Mode 6
    TM (RS) lock on table
    TM (RS) lock on each
    table partition
    TX lock on RBX TX slot
    Mode 6 and any selects for update or DML on same rows
    No exclusive DDL
    Lock table in Row
    Exclusive mode
    Mode 3 TM (RX) lock on table Modes 4, 5, 6 (updates
    allowed, because mode 3 does not conflict with mode 3.) No share locks and no
    referential integrity locks
    Lock table partition in
    Row Exclusiving mode
    Mode 3
    Mode 3
    TM (RX) lock on table
    TM (RX) lock on table
    partition
    Modes 4, 5, 6 on the same partition
    Updates allowed, because mode 3 does not conflict with mode 3
    No share locks and no
    referential integrity locks
    DML (up/ins/del) Mode 3
    Mode 6
    TM (RX) lock on table
    TX lock on RBS TX
    slot
    Modes 4, 5, 6 Select for update or DML on same rows
    No share locks and no
    referential integrity locks
    DML (up/ins/del) on a
    partioned table
    Mode 3
    Mode 3
    Mode 6
    TM (RX) lock on table
    TM (RX) lock on each
    table partition owning
    the updated rows
    TX lock on RBS TX
    slot
    Modes 4, 5, 6 Select for
    update or DML on same rows
    No share locks and no
    referential integrity locks
    Lock table in Share mode Mode 4 TM (S) lock on table Modes 3, 5, 6
    Allows Select for Update and
    other Share Locks
    No possible ORA 1555 error on locked table
    Lock table partition in
    Share mode
    Mode 2
    Mode 4
    TM(RS) lock on table
    TM(S) lock on table
    partition
    Mode 3,5,6 on the same partition
    Allows Select for Update and
    other Share locks
    No possible ORA 1555 on locked table
    Lock table in Share Row Exclusive mode Mode 5 TM(SRX) lock on table Mode 3,4,5,6
    Allows Select for Update only
    No Share locks
    No ORA 1555
    No cascaded deletes
    Lock table in partition in
    Share Row Exclusive mode
    Mode 2
    Mode 4
    TM(RS) lock on table
    TM(S) lock on table
    partition
    Mode 4 on the same partition
    Mode 3,5,6 on any partition
    Allows Select for Update only
    No ORA 1555
    No cascaded deletes
    Lock table in Exclusive
    mode
    Mode 6 TM(X) lock on table Mode 2,3,4,5,6 Selects only;
    no DDL
    Most restrictive lock mode
    Lock table partition in
    Exclusive mode
    Mode 3
    Mode 6
    TM(X) lock on table
    TM(X) lock on table
    partition
    Mode 2,3,4,5,6 on the same
    partition
    Mode 5 on any partition
    No exclusive DDL
    Most restrictive lock mode on
    partition
    Drop, Truncate, Create
    Table and Create Index
    DDL
    Mode 6
    No wait
    TM(X) lock on table Mode 2,3,4,5,6
    Selects only; No DDL
    DDL fails if any other lock
    mode on table due to no
    wait
    Drop, Truncate, ADD
    Partition DDL
    Mode 3
    Mode 6
    No wait
    TM(X) lock on table
    TM(X) lock on table
    partition
    Mode 2,3,4,5,6 on the same
    partition
    Mode 5 on any partition
    DDL fails if any other lock
    mode on table partition due
    to no wait

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