數據并發與事務隔離

作者: StarStation  來源: 博客園  發布時間: 2010-11-02 14:58  閱讀: 1453 次  推薦: 1   原文鏈接   [收藏]  
摘要:隔離級別越高,越能保證數據的完整性和一致性,但是對并發性能的影響也越大。對于多數應用程序,可以優先考慮把數據庫系統的隔離級別設為Read Committed,它能夠避免臟讀取,而且具有較好的并發性能。

  一、數據并發帶來的各種情況 

  ①臟讀:事務A讀到事務B尚未提交的數據,并基于這個數據進行后續操作

  ②不可重復讀:事務A讀取數據后,被事務B修改或刪除,事務A再次讀取時前后兩次讀取的數據不一致

  ③幻像讀:事務A讀取數據后,事務B新增了數據,事務A再次讀取是前后兩次讀取的數據不一致

  不可重復讀和幻想讀的區別:

  幻象讀和不可重復讀是兩個容易混淆的概念,前者是指讀到了其它已經提交事務的新增數據,而后者是指讀到了已經提交事務的更改數據(更改或刪除),為了避免這兩種情況,采取的對策是不同的,防止讀取到更改數據,只需要對操作的數據添加行級鎖,阻止操作中的數據發生變化,而防止讀取到新增數據,則往往需要添加表級鎖——將整個表鎖定,防止新增數據(Oracle使用多版本數據的方式實現)。

  ④第一類更新丟失:事務A和事務B同時訪問同一個數據,事務B先提交修改,事務A回滾操作。導致事務B的修改丟失

  ⑤第二類更新丟失:事務A和事務B同時訪問同一個數據,事務B先提交修改,事務A再提交。導致事務B的修改被覆蓋

  第一類更新丟失是很嚴重的操作,如果控制不當,可能導致在一個長時間的大型事務中,所有的操作都被回滾。所以所有的數據庫都不支持這種并發情況。
  二、數據庫的鎖機制
  從鎖的作用范圍來分,可以分為:行級鎖和表級鎖
  從鎖的排他性來分,可以分為:共享鎖和獨占鎖(排他鎖),其中共享鎖允許共享,但阻止獨占鎖。獨占鎖不但不允許共享鎖,且不允許其它獨占鎖

  于是組合起來就有:
  ①行共享鎖:允許多個會話共享鎖定的行數據,但不允許對這些行的獨占鎖。例如select ...for update

  ②行獨占鎖:對行進行獨占,不允許其它的共享鎖(表,行)、獨占鎖(表,行)和表共享行獨占鎖。例如insert,update

  ③表共享鎖:允許多個會話共享表數據,但不允許其它的獨占鎖(表,行)、表共享行獨占鎖。可以實現表級事務一致性

  ④表獨占鎖:對表進行獨占,不允許其它的共享鎖(表,行)、讀占鎖(表,行)和表共享行獨占鎖。達到序列化操作級別

  ⑤表共享行獨占鎖:允許多個會話共享表數據,但同一時刻只能有一個行獨占鎖。可以達到數據共享同時防止臟讀、不可重復讀、幻像讀
  表共享鎖定可以讓會話具有對表事務級一致性訪問,因為其它會話在你提交或者回溯該事務并釋放對該表的鎖定之前不能更改這個被鎖定的表(因為要修改表的記錄,就必須獲得行獨占鎖,但是共享鎖會阻止獨占鎖的獲取,這樣原來其它正在讀取表記錄的事務就不會出現臟讀、不可重復讀、幻像讀的情況了);
  表共享行獨占鎖與其不同則是多了一個行獨占,這樣效率更高。

  三、事務隔離級別

  盡管數據庫為用戶提供了鎖的DML操作方式,但直接使用鎖管理是非常麻煩的,因此數據庫為用戶提供了自動鎖機制。只要用戶指定會話的事務隔離級別,數據庫就會分析事務中的SQL語句,然后自動為事務操作的數據資源添加上適合的鎖。此外數據庫還會維護這些鎖,當一個資源上的鎖數目太多時,自動進行鎖升級以提高系統的運行性能,而這一過程對用戶來說完全是透明的
  下面是ANSI ISO92定義的4個事務隔離級別以及對應的對數據并發的處理

  READ COMMITITED:不允許讀取未提交的數據,但可以讀取已提交的數據。所以可能出現不可重復讀、和幻像讀(讀的過程依然可以被修改、增加、刪除)

  REPEATABLE READ:通過行鎖定,在讀的數據不允許其它進程修改。確保已讀取的數據不被修改、刪除(不可重復讀)但無法阻止其它進程寫入新數據,所以不能確保讀取到新的數據(幻像讀)
  SERIALIZABLE:通過表鎖定,徹底禁止讀取期間其它進程的修改、刪除(屏蔽不可重復讀)和增加(屏蔽幻像讀)
  但是不管是那種隔離級別,對第一類丟失更新都是不能接收的
  解決方案:為了避免上面出現的幾種情況,在標準SQL規范中,定義了4個事務隔離級別,不同的隔離級別對事務的處理不同。 
  ● 未授權讀取,也稱為讀未提交(Read Uncommitted):允許臟讀取,但不允許更新丟失。如果一個事務已經開始寫數據,則另外一個數據則不允許同時進行寫操作,但允許其他事務讀此行數據。該隔離級別可以通過“排他寫鎖”實現。 
  ● 授權讀取,也稱為讀提交(Read Committed):允許不可重復讀取,但不允許臟讀取。這可以通過“瞬間共享讀鎖”和“排他寫鎖”實現。讀取數據的事務允許其他事務繼續訪問該行數據,但是未提交的寫事務將會禁止其他事務訪問該行。 

  ● 可重復讀取(Repeatable Read):禁止不可重復讀取和臟讀取,但是有時可能出現幻影數據。這可以通過“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實現。讀取數據的事務將會禁止寫事務(但允許讀事務),寫事務則禁止任何其他事務。 
  ● 序列化(Serializable):提供嚴格的事務隔離。它要求事務序列化執行,事務只能一個接著一個地執行,但不能并發執行。如果僅僅通過“行級鎖”是無法實現事務序列化的,必須通過其他機制保證新插入的數據不會被剛執行查詢操作的事務訪問到。 

  隔離級別越高,越能保證數據的完整性和一致性,但是對并發性能的影響也越大。對于多數應用程序,可以優先考慮把數據庫系統的隔離級別設為Read Committed,它能夠避免臟讀取,而且具有較好的并發性能。盡管它會導致不可重復讀、虛讀和第二類丟失更新這些并發問題,在可能出現這類問題的個別場合,可以由應用程序采用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。 

 

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