FAQ: 동시성

MongoDB는 어떤 유형의 잠금을 사용하나요?

MongoDB는 다중 단위 잠금 [1]을 사용하여 전역, 데이터베이스 또는 컬렉션 수준에서 작업을 잠글 수 있으며, 개별 스토리지 엔진이 컬렉션 수준 (예: WiredTiger에서의 문서 수준) 이하에서 자체 동시성 제어를 구현할 수 있습니다.

MongoDB는 읽기-쓰기 잠금 (reader-writer locks)을 사용하여 동시에 여러 읽기 작업자가 데이터베이스나 컬렉션과 같은 자원에 대한 공유 접근을 할 수 있도록 허용합니다.

읽기 작업을 위한 공유 (S) 잠금 모드와 쓰기 작업을 위한 배타 (X) 잠금 모드 외에도, 의도 공유 (IS) 및 의도 배타 (IX) 모드는 더 세분화된 잠금을 사용하여 리소스를 읽거나 쓰려는 의도를 나타냅니다. 특정 세부 수준에서 잠금을 설정하는 경우, 모든 상위 수준은 의도 잠금을 사용하여 잠깁니다.

예를 들어, 쓰기 위해 컬렉션을 잠그는 경우 (X 모드 사용) 해당 데이터베이스 잠금과 전역 잠금을 모두 의도 배타 (IX) 모드로 잠가야 합니다. 단일 데이터베이스를 IS 및 IX 모드에서 동시에 잠글 수 있지만 배타 (X) 잠금은 다른 모드와 함께 사용할 수 없으며 공유 (S) 잠금은 의도 공유 (IS) 잠금과만 함께 사용할 수 있습니다.

읽기와 쓰기에 대한 잠금 요청은 순서대로 대기열에 배치되는 공정한 잠금 방식입니다. 그러나 처리량을 최적화하기 위해 하나의 잠금 요청이 허용되면 호환되는 다른 모든 잠금 요청이 동시에 허용되므로 충돌하는 잠금 요청이 수행되기 전에 잠금이 해제될 수 있습니다. 예를 들어, X 잠금이 방금 해제되었고 충돌 대기열에 다음과 같은 잠금이 포함된 상황을 고려해 보세요.

IS → IS → X → X → S → IS

엄격한 선입선출 (FIFO) 순서에서는 처음 두 개의 IS 모드만 허용됩니다. 대신 MongoDB는 실제로 모든 IS 및 S 모드를 허용하고, 그것들이 모두 처리되면 그 사이에 새로운 IS 또는 S 요청이 대기열에 추가되었더라도 X를 승인합니다. 승인이 항상 대기열의 다른 요청을 앞으로 이동시키므로, 요청이 고갈될 수 없습니다.

db.serverStatus() 및 db.currentOp() 출력에서 잠금 모드는 다음과 같이 표시됩니다.

MongoDB의 잠금은 얼마나 세분화되어 있나요?

대부분의 읽기 및 쓰기 작업에서 WiredTiger는 낙관적인 동시성 제어를 사용합니다. WiredTiger는 글로벌, 데이터베이스, 컬렉션 수준에서 의도락(intent lock)만 사용합니다. 스토리지 엔진이 두 작업 간의 충돌을 감지하면, 한 작업이 쓰기 충돌이 발생하여 MongoDB가 해당 작업을 투명하게 재시도하게 됩니다.

일부 글로벌 작업, 일반적으로 여러 데이터베이스를 포함하는 수명이 짧은 작업에는 여전히 글로벌 '인스턴스 전체' 락 이 필요합니다. renameCollection 와 같은 다른 일부 작업은 특정 상황에서 여전히 배타적 데이터베이스 락 이 필요합니다.

mongod 인스턴스의 잠금 상태를 확인하려면 어떻게 해야 하나요?

잠금에 대한 잠금 활용 정보를 보고하려면 다음 방법 중 하나를 사용하세요.

• db.serverStatus(),

• db.currentOp(),

• mongotop,

• mongostat, 및/또는

• MongoDB Cloud Manager 또는 Ops Manager, MongoDB Enterprise Advanced에서 사용할 수 있는 온프레미스 솔루션

구체적으로 설명하자면, serverStatus의 출력에 있는 locks 문서, 또는 current operation reporting의 locks 필드는 mongod 인스턴스의 잠금 유형과 잠금 경합의 양에 대한 인사이트를 제공합니다.

db.serverStatus() 및 db.currentOp() 출력에서 잠금 모드는 다음과 같이 표시됩니다.

작업을 종료하려면 db.killOp()를 사용하세요.

읽기 또는 쓰기 작업이 잠금을 양보하는 경우가 있나요?

읽기 및 쓰기 작업으로 인해 잠금이 발생하는 경우도 있습니다.

쿼리, 업데이트, 삭제와 같이 실행 시간이 오래 걸리는 읽기 및 쓰기 작업은 여러 상황에서 잠금을 발생시킵니다. 또한 MongoDB 작업은 여러 문서에 영향을 미치는 쓰기 작업에서 개별 문서 수정 간에 잠금을 발생시킬 수 있습니다.

WiredTiger와 같이 문서 수준의 동시성 제어를 지원하는 스토리지 엔진의 경우, 전역 수준인 데이터베이스 및 컬렉션 수준에서 유지되는 의도 잠금이 다른 읽기 및 쓰기 권한을 차단하지 않으므로 스토리지에 액세스할 때 잠금을 발생시킬 필요가 없습니다. 그러나 다음과 같은 이유로 인해 작업이 주기적으로 잠금을 발생시킵니다.

• 긴 지속 스토리지 트랜잭션을 피하기 위해, 이는 대량의 데이터를 메모리에 보유해야 할 수도 있기 때문입니다.

• 실행 시간이 오래 걸리는 작업을 종료할 수 있도록 중단 지점 역할을 하기 위해

• 인덱스/컬렉션 삭제 및 생성 등과 같이 컬렉션에 대한 독점 액세스가 필요한 작업을 허용하기 위해

일반적인 클라이언트 작업에서는 어떤 잠금을 사용하나요?

다음 표에는 문서 수준의 잠금 스토리지 엔진에 사용되는 몇 가지 작업과 잠금 유형이 나열되어 있습니다.

데이터베이스를 잠그는 관리 명령어는 무엇인가요?

일부 관리 명령은 오랫동안 데이터베이스를 배타적으로 잠글 수 있습니다. 대규모 클러스터의 경우 클라이언트에 영향을 미치지 않도록 mongod 인스턴스를 오프라인으로 전환하는 것을 고려하세요. 예를 들어 mongod가 복제본 세트의 일부인 경우 mongod를 오프라인으로 전환하여 유지 관리가 수행되는 동안 복제본 세트의 다른 노드가 요청을 처리할 수 있도록 합니다.

컬렉션을 잠그는 관리 명령어는 무엇인가요?

다음과 같은 관리 작업에는 컬렉션 수준에서 배타적 잠금이 필요합니다.

• create 명령 및 해당 db.createCollection() 및 db.createView() shell 메서드

• createIndexes 명령 및 해당 db.collection.createIndex() 및 db.collection.createIndexes() shell 메서드 인덱스 생성은 인덱스 생성의 시작과 끝에서 컬렉션에 대한 배타적 잠금을 사용합니다.

• drop 명령 및 해당 db.collection.drop() shell 메서드

• dropIndexes 명령 및 해당 db.collection.dropIndex() 및 db.collection.dropIndexes() shell 메서드

• renameCollection 명령 및 해당 db.collection.renameCollection() 셸 메서드는 버전에 따라 다음과 같은 잠금을 사용합니다.

  • renameCollection 및 db.collection.renameCollection()의 경우: 동일한 데이터베이스 내에서 컬렉션 이름을 변경하는 경우 이 작업은 소스 및 대상 컬렉션에서 독점(W) 잠금을 사용합니다.

  • renameCollection에만 해당: 대상 네임스페이스가 소스 컬렉션과 다른 데이터베이스에 있는 경우 작업은 데이터베이스 전체에서 컬렉션 이름을 변경할 때 대상 데이터베이스에 배타적(W) 잠금을 적용하고 완료될 때까지 해당 데이터베이스에서 다른 작업을 차단합니다.

• reIndex 명령 및 해당 db.collection.reIndex() 셸 메서드는 컬렉션에 대한 배타적(W) 잠금을 획득하고 완료될 때까지 컬렉션에 대한 다른 작업을 차단합니다.

• replSetResizeOplog 명령은 oplog 컬렉션에 대한 배타적(W) 잠금을 획득하고 완료될 때까지 컬렉션에 대한 다른 작업을 차단합니다.

MongoDB 작업이 하나 이상의 데이터베이스를 잠그는 경우가 있나요?

이러한 MongoDB 작업은 둘 이상의 데이터베이스에 대한 잠금을 획득하여 유지할 수 있습니다.

샤딩은 동시성에 어떤 영향을 미치나요?

샤딩은 컬렉션을 여러 개의 mongod 인스턴스에 분산하여 샤드 서버(특히, mongos 프로세스)가 다운스트림 mongod 인스턴스와 동시에 실행되도록 함으로써 동시성을 향상시킵니다.

샤딩된 클러스터에서는 잠금이 전체 클러스터가 아닌 각 개별 샤드에 적용됩니다. 즉, 각 mongod 인스턴스는 샤딩된 클러스터의 다른 인스턴스로부터 독립적이며 자체 잠금을 사용합니다. 하나의 mongod 인스턴스에 대한 연산은 다른 인스턴스에 대한 연산을 차단하지 않습니다.

동시성은 복제본 세트 프라이머리에 어떤 영향을 주나요?

복제본 세트를 사용하면, MongoDB가 프라이머의 컬렉션에 쓰면 local 데이터베이스에 있는 특수 컬렉션인 프라이머의 oplog에도 쓰게 됩니다. 따라서 MongoDB는 컬렉션의 데이터베이스와 local 데이터베이스를 모두 잠가야 합니다. mongod는 두 데이터베이스를 동시에 잠가야 데이터베이스를 일관되게 유지하고 복제 시에도 쓰기 작업이 전부 아니면 전무 작업이 되도록 보장합니다.

복제본 세트에 쓸 때 잠금의 범위는 프라이머리에 적용됩니다.

동시성은 세컨더리에 어떤 영향을 미치나요?

복제 시 MongoDB는 세컨더리에 연속적으로 쓰기를 적용하지 않습니다. 세컨더리는 oplog 항목을 일괄적으로 수집한 다음 일괄적으로 병렬 적용합니다. 쓰기는 oplog에 표시되는 순서대로 적용됩니다.

대상 세컨더리 세컨더리 복제 중인 경우 데이터의 WiredTiger 스냅샷 에서 읽는 것을 읽습니다. 이렇게 하면 데이터의 일관적인 보기를 보장하면서 읽기를 복제 와 동시에 수행할 수 있습니다.

MongoDB가 ACID 트랜잭션을 지원합니까?

단일 문서에는 관계형 스키마에서 별도의 상위-하위 테이블에 걸쳐 모델링되는 관련 데이터가 포함될 수 있기 때문에, MongoDB의 원자적 단일 문서 작업은 이미 대다수 애플리케이션의 데이터 무결성 요구 사항을 충족하는 트랜잭션 시맨틱을 제공하고 있습니다. 배열의 여러 하위 문서 및 요소에 대한 업데이트를 포함하여 하나 이상의 필드를 단일 작업으로 작성할 수 있습니다. MongoDB는 문서가 업데이트될 때 완전한 격리를 보장합니다. 오류가 발생하면 작업이 롤백되어 클라이언트가 일관된 문서 보기를 받을 수 있습니다.

여러 문서(단일 또는 여러 컬렉션)에 대한 읽기 및 쓰기의 원자성이 필요한 상황의 경우, 복제본 세트 및 샤딩된 클러스터에서의 트랜잭션을 포함한 분산 트랜잭션을 지원합니다.

자세한 내용은 트랜잭션을 참조하세요.

MongoDB는 어떤 격리 보장을 제공하나요?

읽기 고려에 따라 클라이언트는 쓰기가 지속형이 되기 전에 쓰기 결과를 확인할 수 있습니다. 읽은 데이터를 롤백할지 여부를 제어하기 위해 클라이언트는 readConcern 옵션을 사용할 수 있습니다.

잠금 없는 읽기 작업이란 무엇인가요?

잠금 없는 읽기 작업은 즉시 실행되며, 다른 작업에 컬렉션에 대한 배타적 (X) 쓰기 잠금(write lock)이 있는 경우에도 차단되지 않습니다.

MongoDB 5.0부터 다른 작업이 컬렉션에 대해 배타적(X) 쓰기 잠금을 보유하는 경우 다음 읽기 작업이 차단되지 않습니다.

• find

• count

• distinct

• aggregate

• mapReduce

• listCollections

• listIndexes

컬렉션에 쓸 때 mapReduce와 aggregate는 인텐트 배타적(IX) 잠금을 유지합니다. 따라서 컬렉션에 배타적 X 잠금이 이미 있는 경우 mapReduce 및 aggregate 쓰기 작업이 차단됩니다.

자세한 내용은 다음을 참조하세요.

• 읽기 격리, 일관성 및 최신성

• 원자성과 트랜잭션

• readConcern