事务的隔离性理解

时光怂恿深爱的人放手 提交于 2020-03-18 20:31:20

事务处理之父Jim Gray对事务隔离性的定义:

Isolation: Concurrently executing transactions see the stored information as if they were running serially (one after another).

 

 

事务的隔离级别从低到高有:
Read Uncommitted:最低的隔离级别,什么都不需要做,一个事务可以读到另一个事务未提交的结果。所有的并发事务问题都会发生。
Read Committed:只有在事务提交后,其更新结果才会被其他事务看见。可以解决脏读问题。
Repeated Read:在一个事务中,对于同一份数据的读取结果总是相同的,无论是否有其他事务对这份数据进行操作,以及这个事务是否提交。可以解决脏读、不可重复读。
Serialization:事务串行化执行,隔离级别最高,牺牲了系统的并发性。可以解决并发事务的所有问题。
通常,在工程实践中,为了性能的考虑会对隔离性进行折中。
 
其中只有serialization实现隔离性所有要求,在真正实现事务的隔离性。
但考虑到实践,为了性能,数据库厂商做出了这方面的妥协,让使用者可以选择隔离的级别。
不同的隔离级别可以解决不同阶段的问题,是层层递进,逐渐增强的关系。
 
隔离性为了解决的问题主要有三个(将事务的隔离级别和问题联系在一起理解):

        1、 脏读(Drity Read):事务A修改了一个数据,但未提交,事务B读到了事务A未提交的更新结果,如果事务A提交失败,事务B读到的就是脏数据。

   Read Committed可以解决脏读问题,但仍存在以下两种问题。

         2、不可重复读(Non-repeatable read) : 在同一个事务中,对于同一份数据读取到的结果不一致。比如,事务B在事务A提交前读到的结果,和提交后读到的结果可能不同。不可重复读出现的原因就是事务并发修改记录,要避免这种情况,最简单的方法就是对要修改的记录加锁,这导致锁竞争加剧,影响性能。(另一种方法是通过MVCC可以在无锁的情况下,避免不可重复读。待了解。。)

   Repeated Read可以解决不可重复读问题和脏读问题,但仍无法解决下面的问题。

         3、幻读(Phantom Read) : 在同一个事务中,同一个查询多次返回的结果不一致。事务A新增了一条记录,事务B在事务A提交前后各执行了一次查询操作,发现后一次比前一次多了一条记录。幻读仅指由于并发事务增加记录导致的问题,这个不能像不可重复读通过记录加锁解决,因为对于新增的记录根本无法加锁。需要将事务串行化,才能避免幻读。

   Serialization解决了以上所有问题,但是性能效率较低。
   通常来说,事务隔离级别越低,所需持有锁的时间也就越短,并发性能也就越好。

 
 
  扩展阅读:
  

MySQL数据库的InnoDB存储引擎是支持事务的引擎,其默认事务隔离级别为REPEATABLE READ(简称RR)。ANSI SQL标准下RR事务隔离级别是Degree 2.9999的隔离性,但是与ANSI SQL标准不同的是,InnoDB存储引擎在RR的事务隔离级别下就解决了幻读问题,从而实现Degree 3的隔离性要求,从而达到了真正隔离性的要求。对比其他数据库,要达到真正的事务隔离性要求,必须将事务隔离级别设置为SERIALIZABLE。换句话说,MySQL InnoDB的默认事务隔离级别可以理解为其他数据库的SERIABLIZABLE级别。

然而,从严格意义上来说,InnoDB的RR事务隔离级别的实现与传统的SERIALIAZABLE事务隔离级别还是有些不一样,这导致在某些特定场景下会给用户有错愕抑或不能接受的感觉,比如唯一索引列在一个事务中允许重复值存在。不过这并不会破坏事务的一致性,只要理解InnoDB存储引擎的锁与MVCC的实现,其实有些怪异的现象都好理解。

SNAPSHOT事务隔离级别

经典的SERIALIAZABLE事务隔离级别采用严格的两阶段锁(strict two-phrase lock,简称:STPL)实现,这也是Jim Gray在书中提及的方法。但是由于读写都需要上锁,这样导致在大部分情况下事务的性能都不如类似RC(READ COMMITTED)这样的事务隔离级别。

为了解决性能问题,最近越来越多的数据库开始支持SNAPSHOT事务隔离级别(简称SI),如Oracle、PostgreSQL、Microsoft SQL Server数据库等。SI事务隔离级别貌似解决了Dirty Read、Unrepeatable Read和Phantom Read问题。可惜的是,其依然不符合真正隔离性的要求,其存在write skew的异常问题。2008年的SIGMOD大会上,有人提出了Serializable Snapshot Isolation(SSI),从而解决了之前SI事务隔离级别存在的问题。PostgreSQL9.1版本在此论文基础上实现了SSI事务隔离级别并做了相应的优化。此外,在2012年的VLDB大会上PostgreSQL发布了相应的论文,有兴趣的读者可以继续研究。

基于快照的事务隔离级别(不论SI还是SSI)性能较之经典的SERIALIZABLE事务隔离级别提升非常多,但其存在两个问题不容忽视。一是其会导致“错误”的回滚,因为其策略就是保证正确,虽然有时可能会误杀一些没有问题的事务。二是对于大事务的支持需要额外的内存保证,如果修改的数据量特别大,那么这可能会导致内存溢出的问题发生。但不论怎么说,SSI可能都是未来的一个默认事务隔离级别发展的方向。期待MySQL数据库也能尽快支持。

 


参考:https://www.zhihu.com/question/31346392/answer/59815366、http://xm-king.iteye.com/blog/770721、http://www.tuicool.com/articles/ua6NJvb、https://www.zhihu.com/question/31346392/answer/51924208

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