데이터베이스 회복 기법

개요

데이터베이스 시스템은 장애나 오류가 발생해도 데이터의 무결성을 유지해야 합니다. 이를 위해 다양한 **회복 기법(Database Recovery Techniques)**이 활용되며, 대표적으로 REDO, UNDO, Shadow Paging 기법이 있습니다. 본 글에서는 데이터베이스 회복 기법의 개념과 주요 방법을 살펴보고, 최신 트렌드를 분석합니다.

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1. 데이터베이스 회복 기법이란?

데이터베이스 회복 기법은 시스템 장애(System Failure), 트랜잭션 오류(Transaction Failure), 디스크 장애(Disk Failure) 등으로 인해 데이터가 손상될 경우, 일관성을 유지하며 정상 상태로 복구하는 기술입니다. 회복 기법은 트랜잭션 로그(Log-based) 방식과 Shadow Paging 방식으로 나눌 수 있습니다.

1.1 데이터베이스 장애 유형

장애 유형	설명
트랜잭션 장애(Transaction Failure)	트랜잭션 실행 중 오류(예: 논리적 오류, 예외 발생)
시스템 장애(System Failure)	운영 체제, 전력 문제로 인해 데이터 손상 발생
디스크 장애(Disk Failure)	하드웨어 결함으로 인해 데이터가 손실됨

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2. REDO와 UNDO를 활용한 회복 기법

2.1 REDO (재실행 기법)

**REDO(재실행 기법)**는 트랜잭션이 커밋(commit) 되었지만, 시스템 장애로 인해 데이터베이스에 반영되지 않은 변경 사항을 다시 적용하는 방식입니다.
✅ 주요 개념:

• 장애 발생 후에도 커밋된 트랜잭션은 반드시 반영해야 함
• 트랜잭션 로그(Log)를 사용하여 변경 사항을 다시 적용
• 데이터베이스 일관성을 유지하기 위해 체크포인트(Checkpoint) 활용

✅ 예제:

1. 트랜잭션 T1이 UPDATE account SET balance = balance + 100 WHERE id=1; 실행
2. T1이 커밋되었으나, 장애로 인해 변경 사항이 데이터베이스에 저장되지 않음
3. REDO 기법을 사용하여 T1의 변경 사항을 다시 적용

2.2 UNDO (롤백 기법)

**UNDO(롤백 기법)**는 트랜잭션이 완료되지 않고 시스템 장애가 발생한 경우, 부분적으로 실행된 작업을 되돌리는 방식입니다.
✅ 주요 개념:

• 커밋되지 않은 트랜잭션은 실행 취소(Rollback)
• 트랜잭션 로그를 사용하여 원래 상태로 복원

✅ 예제:

1. 트랜잭션 T2가 INSERT INTO orders VALUES (1001, '상품 A', 2); 실행
2. 장애 발생으로 T2가 커밋되지 않음
3. UNDO 기법을 사용하여 orders 테이블에서 T2의 데이터를 삭제

✅ REDO vs UNDO 비교

기법	설명	적용 대상
REDO	장애 후 커밋된 트랜잭션을 다시 실행	커밋 완료된 트랜잭션
UNDO	커밋되지 않은 트랜잭션을 취소	비정상 종료된 트랜잭션

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3. Shadow Paging 기법

**Shadow Paging(그림자 페이징)**은 로그 기반 기법(REDO, UNDO)과 달리, 변경 사항을 별도의 페이지에 저장하고 최종적으로 적용하는 방법입니다.
✅ 주요 개념:

• 데이터베이스 페이지(Page) 변경 시, 기존 페이지를 수정하지 않고 새로운 페이지를 생성
• 장애 발생 시 기존 페이지를 유지하여 빠른 복구 가능
• 로그를 사용하지 않으므로 추가적인 REDO, UNDO 과정이 필요 없음

✅ 동작 방식:

1. 트랜잭션이 실행될 때 새로운 데이터가 **Shadow Page(그림자 페이지)**에 기록됨
2. 트랜잭션이 성공적으로 완료되면, Shadow Page를 메인 데이터베이스 페이지와 교체
3. 장애 발생 시 기존 데이터 페이지를 그대로 유지하여 빠른 복구 가능

✅ 장점과 단점:

장점	설명
높은 복구 속도	트랜잭션 장애 발생 시 기존 페이지를 유지하여 빠르게 복구 가능
로그 불필요	REDO, UNDO 로그 없이 복구 가능

단점	설명
스토리지 사용량 증가	새로운 페이지를 저장해야 하므로 디스크 공간이 많이 필요
다중 트랜잭션 처리 어려움	동시성 제어가 복잡하여 성능 저하 가능

✅ 사용 사례:

• 실시간 데이터베이스 시스템
• 빠른 복구가 필요한 애플리케이션

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4. 최신 데이터베이스 회복 트렌드

트렌드	설명
AI 기반 장애 예측 및 복구	머신러닝을 활용한 자동 장애 탐지 및 복구
분산 데이터베이스 회복 기법	NoSQL 및 클라우드 환경에서의 회복 최적화
비동기식 로그 복구	트랜잭션 로그를 실시간으로 복제하여 장애 대비
하이브리드 복구 기법	REDO, UNDO, Shadow Paging을 결합하여 성능 최적화

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5. 결론

데이터베이스 회복 기법은 장애 발생 시 데이터의 무결성을 유지하는 핵심 기술입니다. REDO 기법은 커밋된 데이터를 다시 적용하고, UNDO 기법은 커밋되지 않은 데이터를 롤백하여 일관성을 유지합니다. 또한, Shadow Paging 기법은 로그 기반이 아닌 빠른 복구 방식으로 특정 환경에서 유용하게 사용됩니다. 최신 트렌드에서는 AI와 클라우드 기술을 접목하여 더욱 강력한 회복 솔루션이 개발되고 있으며, 기업은 요구사항에 맞는 최적의 회복 기법을 선택하는 것이 중요합니다.