Deadlock (교착 상태)

1. 개요

멀티스레드 프로그래밍이나 다중 트랜잭션을 처리하는 데이터베이스 환경에서 가장 피하고 싶은 문제 중 하나가 바로 **데드락(Deadlock, 교착 상태)**입니다. 두 개 이상의 프로세스나 트랜잭션이 서로가 점유하고 있는 자원(Lock)을 기다리며 무한히 대기하는 상태를 말합니다. 이 글에서는 데드락이 왜 발생하고 어떻게 해결할 수 있는지 정리해 봅니다.

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2. 데드락의 4가지 발생 조건

데드락이 발생하려면 다음 4가지 조건이 모두 충족되어야 합니다. 하나라도 깨지면 데드락은 발생하지 않습니다. (코프만 조건, Coffman conditions)

1. 상호 배제 (Mutual Exclusion): 한 번에 한 프로세스만 해당 자원을 사용할 수 있어야 합니다. (DB의 배타 락)
2. 점유와 대기 (Hold and Wait): 최소한 하나의 자원을 점유한 상태에서 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 추가로 기다려야 합니다.
3. 비선점 (No Preemption): 다른 프로세스가 점유한 자원을 강제로 뺏을 수 없어야 합니다.
4. 환형 대기 (Circular Wait): 프로세스들이 원형을 이루며 서로의 자원을 대기해야 합니다. (A는 B의 자원을, B는 A의 자원을 대기)

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3. DB 트랜잭션에서의 데드락 시나리오

가장 흔하게 발생하는 DB 데드락은 서로 다른 트랜잭션이 엇갈린 순서로 락을 획득하려고 할 때 발생합니다.

sequenceDiagram
    participant Tx1 as 트랜잭션 1 (사용자 A)
    participant Tx2 as 트랜잭션 2 (사용자 B)
    participant ResA as 자원 A (Account 1)
    participant ResB as 자원 B (Account 2)

    Tx1->>ResA: 1. Lock 획득 (점유)
    Tx2->>ResB: 2. Lock 획득 (점유)
    Tx1->>ResB: 3. Lock 요청 (Tx2가 해제할 때까지 대기)
    Tx2->>ResA: 4. Lock 요청 (Tx1이 해제할 때까지 대기)
    
    Note over Tx1,Tx2: 💥 무한 대기 (Deadlock)

위 시나리오에서 Tx1은 ResB를 기다리고, Tx2는 ResA를 기다리며 서로가 끝나기만을 영원히 기다립니다. RDBMS는 보통 데드락 감지기(Deadlock Detector)가 있어서 이런 원형 대기를 감지하면 트랜잭션 중 하나를 롤백(Rollback)시켜 데드락을 깹니다.

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4. 데드락 해결 및 예방 방법

데드락은 감지하고 롤백시키는 비용이 몹시 크기 때문에, 애초에 발생하지 않도록 예방하는 것이 가장 좋습니다.

4-1. 일관된 락 획득 순서 강제 (Lock Ordering)

가장 확실한 예방 방법입니다. 환형 대기(Circular Wait) 조건을 깨뜨리는 방식입니다. 모든 트랜잭션이 항상 같은 순서로 자원(테이블이나 레코드)에 접근하도록 강제합니다. 예를 들어, 여러 계좌를 업데이트해야 한다면 항상 PK(ID)가 작은 순서대로 락을 획득하도록 로직을 작성합니다.

4-2. 트랜잭션 범위 최소화

트랜잭션이 길어질수록 자원을 점유하는(Hold) 시간이 길어집니다. 외부 API 호출 등 시간이 오래 걸리는 작업은 트랜잭션 밖으로 빼고, DB 트랜잭션은 최대한 짧고 간결하게 유지합니다.

4-3. 락 타임아웃 (Lock Timeout) 설정

영원히 대기하는 것을 막기 위해 락을 기다리는 최대 시간을 설정합니다. 타임아웃이 발생하면 예외가 던져지고 트랜잭션이 롤백되어 다른 프로세스가 진행될 수 있게 합니다.

데드락은 시스템이 복잡해질수록 빈번하게 마주치는 문제입니다. 비즈니스 로직을 설계할 때 **“어떤 순서로 자원을 잠글 것인가”**를 항상 고민하는 습관이 필요합니다.

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