[PostgreSQL] PostgreSQL에서 MVCC와 VACUUM의 역할과 작동 방식

MVCC (Multi-Version Concurrency Control)

MVCC란?

PostgreSQL의 MVCC는 여러 사용자가 동시에 데이터베이스를 읽고 쓰는 작업을 할 수 있도록 하여, 동시성을 보장하는 방식이다.
MVCC는 트랜잭션이 데이터에 접근할 때마다 데이터의 여러 버전을 관리하여 데이터의 일관성과 정합성을 유지한다.

작동 방식

1. 모든 데이터는 "버전 정보"를 가진다.
   • 각 데이터 Row에는 시스템 컬럼 xmin과 xmax가 존재
     • xmin: Row를 생성한 트랜잭션 ID
     • xmax: Row를 삭제하거나 수정한 트랜잭션 ID 
2. 데이터를 읽을 때 (SELECT)
   • 트랜잭션은 자신이 시작된 시점을 기준으로 유효한 Row만을 읽는다.
   • 예를 들어, 트랜잭션 T1이 SELECT를 수행하면, T1은 자신이 시작된 시점에서 유효한 데이터를 조회한다.
3. 데이터를 수정할 때 (UPDATE / DELETE)
   • UPDATE나 DELETE는 기존 데이터를 삭제하는 것이 아니라, 새로운 버전의 Row를 생성한다.
   • 기존 Row는 xmax에 현재 트랜잭션 ID를 기록하여 숨겨지고 (삭제 되는 것이 아님) 새로운 Row 가 생선된다.

 

Ex)

INSERT INTO users (id, name) VALUES (1, '형님');

 

트랜잭션 T1이 데이터를 Insert 한다.

Row 생성
ㄴ xmin = T1
ㄴ xmax = NULL

 

UPDATE users SET name = '마이크로형님' WHERE id = 1;

 

기존 Row는 숨겨지고, 새 Row A'가 Insert 된다.

기존 Row A
ㄴ xmin = T1
ㄴ xmax = T2

새 Row A
ㄴ xmin = T2
ㄴ xmax = NULL

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

트랜잭션 T3이 현재 커밋된 데이터 중에서 유효한 Row A 만 조회하게 된다.

 

 

MVCC 다이어그램

기존 Row 는 숨겨진 상태
SELECT 쿼리 사용 시, 가장 최신의 Row 만 보이게 되는 것임.

근데 저 숨겨진 Row 들이 남겨지면 얼마나 많은 데이터가 쌓이는 건지 상상도 안됨

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VACUUM

 

VACUUM이란?

VACUUM은 PostgreSQL에서 더이상 필요 없는 Row(숨겨진 Row)를 실제로 삭제하여 디스크 공간을 회수하는 작업이다.
MVCC에서 숨겨진 Row (즉, 과거에 커밋된) 는 삭제되지 않고 계속 남아 있기 때문에, 시간이 지나면 디스크 공간이 낭비되고 쿼리 성능이 저하될 수 있기 때문에 VACCUM 을 필수적인 선택이다.

역할

• 숨겨진 Row를 실제로 삭제하여 디스크 공간을 회수 하는 것이 목적 (Reclaimable)
• autovacuum 프로세스가 주기적으로 자동으로 실행되어 숨겨진 Row 탈환. (수동으로도 실행 가능)
• vacuum 은 테이블을 완전히 재작성하여 실제로 디스크 공간을 줄인다.

작동 방식

1. 초기 상태 (숨겨진 Row 존재)
   • 트랜잭션 T1이 INSERT로 Row를 삽입하고, T2가 UPDATE로 그 Row 를 수정한다.
   • 기존 Row는 xmax = T2로 숨겨지겠지?
   
   

   Row	name	xmin	xmax
   A	'형님'	T1	T2
   B	'마이크로형님'	T2	NULL

    

2. VACUUM 실행
   • VACUUM은 숨겨진 Row A를 실제로 삭제
   • Row A는 더 이상 유효한 트랜잭션에서 조회되지 않으므로 디스크에서 삭제된다..
    

VACUUM users;

 

 

 

VACUUM 다이어그램

 

 

종류

유형설명

VACUUM	불필요한 row만 제거 (공간 회수는 나중)
VACUUM FULL	테이블을 완전히 재작성 → 디스크 공간 실제로 줄어듦 단, 락 발생
ANALYZE	통계 정보 갱신 (실행 계획 최적화용)
autovacuum	PostgreSQL이 자동으로 주기적으로 수행

 

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• MVCC
  1. PostgreSQL에서 여러 트랜잭션이 동시에 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 하며, 이를 위해 데이터의 여러 버전을 관리한다.
  2. 트랜잭션은 자신의 시점에 유효한 데이터만 조회하고, 수정 시에는 기존 데이터를 삭제하는 대신 새로운 버전을 생성한다.
  
  
• VACUUM
  1. MVCC에서 생성된 숨겨진(삭제된) Row들을 실제로 삭제하여 디스크 공간을 회수하는 작업이다.
  2. 이 과정이 없으면 성능 저하와 디스크 공간 부족으로 고갈이 빨리온다.