dvlog

PostgreSQL에서의 Lock

8 min read

MVCC와 PostgreSQL의 기본 동작

MVCC (Multi-Version Concurrency Control)

PostgreSQL은 행마다 여러 버전(Tuple Version)을 유지하여 동시에 여러 트랜잭션이 읽고 쓰기를 수행할 수 있게 합니다.

  • 단순 SELECT 시 공유 락(Shared Lock) 없이 스냅샷을 통해 일관성 있는 데이터 조회 가능
  • 읽기 작업이 쓰기 작업을 차단하지 않으며, 쓰기 작업도 읽기 작업을 차단하지 않음
  • 각 트랜잭션은 시작 시점의 데이터베이스 스냅샷을 기준으로 데이터를 조회

Row-Level Lock (행 수준 락)

  • UPDATE, DELETE 실행 시 변경 대상 행에 대해 Row Exclusive Lock 획득
  • 다른 트랜잭션이 동일한 행을 동시에 UPDATE/DELETE하려고 하면 충돌 발생
  • 이 경우 나중에 시도한 트랜잭션은 먼저 획득한 트랜잭션이 커밋 또는 롤백될 때까지 대기
  • 여러 트랜잭션이 순환 대기하면 데드락(Deadlock) 발생 가능

Lock 모드

PostgreSQL은 다양한 수준의 테이블 락을 제공하여 동시성을 제어합니다. 각 락 모드는 특정 작업에 최적화되어 있으며, 다른 락 모드와의 호환성이 다릅니다.

Access Share Lock

  • 단순 SELECT 쿼리 실행 시 획득되는 가장 약한 수준의 락입니다.
  • 대부분의 다른 락 모드와 공존할 수 있습니다.
SELECT * FROM users;

Row Share Lock

  • SELECT ... FOR SHARE 구문이나 FK 체크, 트리거 등에서 사용됩니다.
  • 다른 트랜잭션의 데이터 읽기를 허용하면서 행 수준 공유 락을 획득합니다.
SELECT * FROM users WHERE id = 1 FOR SHARE;

Row Exclusive Lock

  • 일반적인 DML 작업(INSERT, UPDATE, DELETE)에서 획득되는 가장 흔한 락 모드입니다.
  • 여러 트랜잭션이 동시에 서로 다른 행을 수정할 수 있습니다.
UPDATE users SET name = 'John' WHERE id = 1;

Share Update Exclusive

  • VACUUM, ANALYZE, CREATE INDEX CONCURRENTLY 등에서 사용됩니다.
  • 자기 자신과도 충돌하여 한 번에 하나의 작업만 실행 가능합니다.
VACUUM users;

Share Lock

  • 비동시 모드의 CREATE INDEX 실행 시 획득됩니다.
  • 여러 SHARE 락은 동시에 획득 가능하지만, 데이터 변경 작업은 차단됩니다.
CREATE INDEX idx_name ON users(name);

Share Row Exclusive Lock

  • CREATE TRIGGER나 일부 ALTER TABLE 작업에서 사용됩니다.
  • SHARE와 ROW EXCLUSIVE의 특성을 결합한 락입니다.
CREATE TRIGGER trigger_name ...;

Exclusive Lock

  • REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY 등에서 사용됩니다.
  • 테이블에 대한 배타적 접근이 필요하지만, ACCESS SHARE 락(읽기)은 허용합니다.
REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY my_mv;

Access Exclusive Lock

  • DROP TABLE, TRUNCATE, REINDEX, ALTER TABLE 등 DDL 수행 시 획득되는 가장 강력한 테이블 락입니다.
  • 모든 접근을 차단합니다.
ALTER TABLE users ADD COLUMN email VARCHAR(255);

Lock 충돌 매트릭스

아래 표는 각 락 모드 간의 충돌 관계를 나타냅니다.

행(왼쪽)의 락을 보유한 트랜잭션이 있을 때, 열(위쪽)의 락을 다른 트랜잭션이 획득할 수 있는지 여부를 나타냅니다.

  • ACCESS SHARE와 ROW EXCLUSIVE는 호환 가능 → SELECT와 UPDATE가 동시 실행 가능
  • ROW EXCLUSIVE와 SHARE는 충돌 (X) → UPDATE 중에는 CREATE INDEX 대기
  • ACCESS EXCLUSIVE는 모든 락과 충돌 (X) → ALTER TABLE 중에는 모든 접근 차단

Lock 모니터링

PostgreSQL은 락 관련 상태를 모니터링할 수 있는 시스템 뷰를 제공합니다.

pg_locks 뷰

현재 어떤 세션이 어떤 객체(테이블/페이지/튜플)에 어떤 락 모드를 가지고 있는지 확인할 수 있습니다.

-- 현재 획득되지 않은 락 조회 (대기 중인 락)
SELECT pid, locktype, relation::regclass, mode, granted
FROM pg_locks
WHERE NOT granted;

pg_stat_activity와 블로킹 세션 확인

특정 세션을 블로킹하고 있는 다른 세션을 확인할 수 있습니다.

-- 활성 세션과 해당 세션을 블로킹하는 PID 조회
SELECT pid, pg_blocking_pids(pid) AS blocking_pids
FROM pg_stat_activity
WHERE state = 'active';

락을 대기 중인 쿼리 상세 조회

락을 획득하지 못해 대기 중인 쿼리와 해당 세션 정보를 함께 조회합니다.

-- 락 대기 중인 세션의 상세 정보
SELECT
    a.pid,
    a.usename,
    a.query,
    l.locktype,
    l.relation::regclass,
    l.mode
FROM pg_stat_activity a
    INNER JOIN pg_locks l ON a.pid = l.pid
WHERE l.granted IS FALSE;

Deadlock (교착 상태)

Deadlock이란?

두 개 이상의 트랜잭션이 서로가 보유한 락을 기다리면서 무한 대기 상태에 빠지는 현상입니다.

  • 트랜잭션 A: 행 1을 잠그고 행 2를 기다림
  • 트랜잭션 B: 행 2를 잠그고 행 1을 기다림
  • 결과: 두 트랜잭션 모두 진행 불가

PostgreSQL의 Deadlock 처리

  • PostgreSQL은 데드락 자동 감지 기능을 제공 (deadlock_timeout 설정, 기본값 1초)
  • 감지 시 한 트랜잭션을 자동으로 종료시키고 ERROR 반환
  • 종료된 트랜잭션은 롤백되며, 다른 트랜잭션은 진행 가능

Deadlock 원인 파악

  • PostgreSQL 로그에서 deadlock detected 메시지 확인
  • 로그에는 데드락에 연루된 프로세스, 쿼리, 락 정보가 기록됨
  • log_lock_waits 설정을 활성화하면 락 대기 상황도 로깅 가능

Deadlock 방지 전략

  1. 일관된 락 획득 순서: 모든 트랜잭션이 동일한 순서로 테이블/행에 접근
  2. 트랜잭션 최소화: 트랜잭션 길이를 짧게 유지하여 락 보유 시간 단축
  3. 적절한 인덱스 사용: 불필요한 락 범위 축소
  4. 재시도 로직 구현: 애플리케이션 레벨에서 데드락 발생 시 재시도

Graph View