簡介隔離層級


隔離性是交易的保證之一,表示交易與交易之間不互相干擾,好像同時間就只有自己的交易存在一樣,隔離性保證的基本方式是在資料庫層面,對資料庫或相關欄位鎖定,在同一時間內只允許一個交易進行更新或讀取。

先來看看沒有對資料庫進行鎖定下,可能發生的問題:
  • 更新遺失(lost update)
基本上就是指某個交易對欄位進行更新的資訊,因另一個交易的介入而遺失。

例如,兩個以上交易在進行同一欄位的更新時,若沒有對欄位進行鎖定,若交易A進行COMMIT,交易B因故ROLLBACK,則交易A所作的更新就會發生遺失的問題:
  1. 交易A更新欄位1
  2. 交易B更新欄位1
  3. 交易A COMMIT
  4. 交易B ROLLBACK
另一種可能的情況是,如果交易A在交易B前後進行更新與COMMIT,則交易B所作的更新將會遺失,又稱為二次更新遺失(second lost update),例如:
  1. 交易A更新欄位1
  2. 交易B更新欄位1
  3. 交易B COMMIT
  4. 交易A COMMIT
在以上的情況,交易B所進行的更新將會遺失。

  • 髒讀(dirty read)
兩個交易同時進行,其中一個交易更新資料,另一個交易讀取了尚未COMMIT的資料,就有可能發生髒讀問題。例如:
  1. 交易A更新欄位1
  2. 交易B讀取欄位1
  3. 交易A ROLLBACK
  4. 交易B COMMIT
在以上的情況下,交易B讀取的是不正確的資料。

  • 無法重複的讀取(unrepeatable read)
某個交易兩次讀取同一欄位的資料並不一致,例如,如果交易A在交易B前後進行資料的讀取,則會得到不同的結果。
  1. 交易A讀取欄位1
  2. 交易B更新欄位1
  3. 交易B COMMIT
  4. 交易A讀取欄位1
在以上的情況,交易A讀取兩次欄位1,但卻得到不同的結果。

  • 幻讀(phantom read)
如果交易A進行兩次查詢,在兩次查詢之中有個交易B插入一筆新資料或刪除一筆新資料,第二次查詢時得到的資料多了第一次查詢時所沒有的筆數,或者少了一筆。
  1. 交易A進行查詢得到五筆資料
  2. 交易B插入一筆資料
  3. 交易B COMMIT
  4. 交易A進行查詢得到六筆資料

隔離交易的基本方式是鎖定資料庫,但完全的鎖定資料庫實務上並不會這麼作,因為完全的鎖定資料庫將導致嚴重的效能問題,因此實務上會根據資料讀寫更新的頻繁性,設定不同的交易隔離層級(transaction isolation level):
  • read uncommited
至少保證:「A交易已更新但尚未確認的資料,B交易僅可作讀取動作」。

基本作法是,A交易在更新但未提交,B交易的更新會被延後至A提交之後。

至少可避免更新遺失的問題。

交易資料庫引擎會採取的最低隔離層級,這個隔離層級讀取錯誤資料的機率太高,一般不會採用這種隔離層級。
  • read commited
比read uncommited嚴格一些,至少要保證:「交易讀取的資料必須是已確認的資料」

基本作法是, 讀取的交易不會阻止其它的交易,一個未確認的更新交易會阻止其它所有的交易,但這影響效能較大,另一個基本作法是交易正在更新,尚未確定前都先操作暫存表格。

至少可避免 dirty read 以下問題。
  • repeatable read
比read commited嚴格,至少保證:「同一交易內兩次讀取的資料必須相同」

基本作法是, 讀取交易不會阻止其它讀取的交易,但阻止其它寫入的交易,但這影響效能較大,另一基本作法是,一個交易正在讀取,尚未確認前,另一交易要更新給予暫存表格。

至少可避免 unrepeatable read 以下問題。
  • serializable
最嚴格的隔離層級,只要有資料不一致的疑慮,交易必須可以循序,也就是一個一個來(正是serializable名稱的由來)。

基本作法是…A交易讀取時,B交易若要更新,就必須循序,A交易更新時,B交易無論讀取或更新都必須循序。

可避免phantom Read以下問題。

read uncommited出錯的機率太大,大部份的應用程式會選用read commited或repeatable read的隔離層級,而serializable執行完全的鎖定,交易只能循序進行,可能嚴重傷害系統效能。

真 正的鎖定系統是在資料庫系統上實作的,依各家廠商而有所不同,實際上資料庫會有自己的作法,未必直接阻止其它交易或真的循序進行,只要符合四個交易隔離要 求,各資料庫會尋求最有效能的解決方式,必須參考廠商的說明書,了解不同的隔離層級對應用程式的效能與擴展性有何影響。

以下整理隔離層級對多個交易並行處理的影響,YES表示可能會發生問題:

隔離層級 Dirty Read Unrepeatable Read Phantom Read
Read uncommitted YES YES YES
Read committed NO YES YES
Repreatable read NO NO YES
Serializable NO NO NO