Уровни изолированности транзакций

Уровни изолированности транзакций

Уровень изолированности транзакций — значение, определяющее уровень, при котором в транзакции допускаются несогласованные данные, то есть степень изолированности одной транзакции от другой. Более высокий уровень изолированности повышает точность данных, но при этом может снижаться количество параллельно выполняемых транзакций. С другой стороны, более низкий уровень изолированности позволяет выполнять больше параллельных транзакций, но снижает точность данных.

Проблемы параллельного доступа с использованием транзакций

При параллельном использовании транзакций могут возникать следующие проблемы:
– потерянное обновление (lost update);
– «грязное» чтение (dirty read) — чтение данных, которые были записаны откатанной транзакцией;
– неповторяющееся чтение (non-repeatable read);
– фантомная вставка (phantom insert).

Рассмотрим ситуации, в которых возможно возникновение данных проблем.

Потерянное обновление

Предположим, имеется две транзакции, открытые различными приложениями, в которых выполнены следующие SQL-операторы:

Транзакция 1	Транзакция 2
SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;	SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;
UPDATE tbl1 SET f2=20 WHERE f1=1;
	UPDATE tbl1 SET f2=25 WHERE f1=1;

В транзакции 1 изменяется значение поля f2, а затем в транзакции 2 также изменяется значение этого поля. В результате изменение, выполненное первой транзакцией, будет потеряно.

«Грязное» чтение

Предположим, имеется две транзакции, открытые различными приложениями, в которых выполнены следующие SQL-операторы:

Транзакция 1	Транзакция 2
SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;
UPDATE tbl1 SET f2=f2+1 WHERE f1=1;
	SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;
ROLLBACK WORK;

В транзакции 1 изменяется значение поля f2, а затем в транзакции 2 выбирается значение этого поля. После этого происходит откат транзакции 1. В результате значение, полученное второй транзакцией, будет отличаться от значения, хранимого в базе данных.

Неповторяющееся чтение

Предположим, имеются две транзакции, открытые различными приложениями, в которых выполнены следующие SQL-операторы:

Транзакция 1	Транзакция 2
SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;	SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;
UPDATE tbl1 SET f2=f2+1 WHERE f1=1;
COMMIT;
	SELECT f2 FROM tbl1 WHERE f1=1;

В транзакции 2 выбирается значение поля f2, затем в транзакции 1 изменяется значение поля f2. При повторной попытке выбора значения из поля f2 в транзакции 2 будет получен другой результат. Эта ситуация особенно неприемлема, когда данные считываются с целью их частичного изменения и обратной записи в базу данных.

Фантомная вставка

Предположим, имеется две транзакции, открытые различными приложениями, в которых выполнены следующие SQL-операторы:

Транзакция 1	Транзакция 2
	SELECT SUM(f2) FROM tbl1;
INSERT INTO tbl1 (f1,f2) VALUES (15,20);
	SELECT SUM(f2) FROM tbl1;

В транзакции 2 выполняется SQL-оператор, использующий все значения поля f2. Затем в транзакции 1 выполняется вставка новой строки, приводящая к тому, что повторное выполнение SQL-оператора в транзакции 2 выдаст другой результат. Такая ситуация называется фантомной вставкой и является частным случаем неповторяющегося чтения. При этом, если выполняемый SQL-оператор выбирает не все значения поля f2, а только значение одной строки таблицы (используется предикат WHERE), то выполнение оператора INSERT не приведет к ситуации фантомной вставки.

Уровни изоляции

Стандарт SQL-92 определяет уровни изоляции, установка которых предотвращает определенные конфликтные ситуации. Введены следующие четыре уровня изоляции:

Serializable (упорядочиваемость)

Самый высокий уровень изолированности; транзакции полностью изолируются друг от друга. На этом уровне результаты параллельного выполнения транзакций для базы данных совпадают с последовательным выполнением тех же транзакций (по очереди в каком-либо порядке).

Repeatable read (повторяемость чтения)

Уровень, при котором чтение одной и той же строки или строк в транзакции дает одинаковый результат. (Пока транзакция не завершена, никакие другие транзакции не могут модифицировать эти данные.)

Read committed (чтение фиксированных данных)

Принятый по умолчанию уровень для SQL Server. Завершенное чтение, при котором отсутствует черновое, "грязное" чтение.(т.е. чтение одним пользователем данных, которые не были зафиксированны в БД командой COMMIT) Тем не менее в процессе работы одной транзакции другая может быть успешно завершена и сделанные ею изменения зафиксированы. В итоге первая транзакция будет работать с другим набором данных. Это проблема неповторяемого чтения.

В Oracle блокировки на чтение нет, вместо этого «читающая» транзакция получает ту версию данных, которая была актуальна в базе до начала «пишущей».

Read uncommitted (чтение незафиксированных данных)

Низший уровень изоляции, соответствующий уровню 0. Он гарантирует только физическую целостность данных: если несколько пользователей одновременно изменяют одну и ту же строку, то в окончательном варианте строка будет иметь значение, определенное пользователем, последним изменившим запись, а не смешанные значения столбцов отдельных пользователей (повреждение данных). По сути, для транзакции не устанавливается никакой блокировки, которая гарантировала бы целостность данных.

Поведение при различных уровнях изолированности

«+» — предотвращает, «–» — не предотвращает.

Уровень изоляции	Фантомная вставка	Неповторяющееся чтение	«Грязное» чтение	Потерянное обновление
SERIALIZABLE	+	+	+	+
REPEATABLE READ	–	+	+	+
READ COMMITED	–	–	+	+
READ UNCOMMITTED	–	–	–	+ (?)