13.2.3. Изолированность транзакций

В многопользовательских системах с одной базой данных одновременно может работать несколько пользователей или прикладных программ. Предельной задачей системы является обеспечение изолированности пользователей, т.е. создание достоверной и надежной иллюзии того, что каждый из пользователей работает с базой данных в одиночку.

В связи со свойством сохранения целостности базы данных транзакции являются подходящими единицами изолированности пользователей. Действительно, если с каждым сеансом работы пользователя или приложений с базой данных ассоциируется транзакция, то каждый пользователь начинает работу с согласованным состоянием базы данных, т.е. с таким состоянием, в котором база данных могла бы находиться, даже если бы пользователь работал с ней в одиночку.

При соблюдении обязательного требования поддержки целостности базы данных возможно наличие нескольких уровней изолированности транзакций. Заметим, что впервые эти уровни изолированности транзакций были установлены и описаны участниками проекта System R.

Отсутствие потерянных изменений (первый уровень изолированности)

Рассмотрим сценарий совместного выполнения двух транзакций, показанный на рис. 13.1. В момент времени t₁транзакцияT₁изменяет объект базы данныхo(выполняет операциюW(o)). До завершения транзакцииT₁в момент времениt₂ > t₁транзакцияT₂также изменяет объектo. В момент времениt₃ > t₂транзакцияT₂завершается операторомROLLBACK(например, по причине нарушения ограничений целостности).

Рис. 13.1.Потерянные изменения

Тогда при повторном чтении объекта o(выполнении операцииR(o)) в момент времениt₄ > t₃транзакцияT₁не видит своих изменений этого объекта, произведенных ранее (в частности, из-за этого может не удастся фиксация этой транзакции, что, возможно, повлечет потерю изменений у еще одной транзакции и т.д.).

Такая ситуация называется ситуацией потерянных изменений. Естественно, она противоречит требованию изолированности пользователей. Чтобы избежать такой ситуации в транзакцииT₁требуется, чтобы до завершения транзакцииT₁никакая другая транзакция не могла изменять никакой измененный транзакциейT₁объектo(в частности, достаточно заблокировать доступ по изменению к объектуoдо завершения транзакцииT₁). Отсутствие потерянных изменений является минимальным требованием к СУБД при обеспечении изолированности одновременно выполняемых транзакций.

Отсутствие чтения «грязных» данных (второй уровень изолированности)

Рассмотрим сценарий совместного выполнения транзакций T₁иT₂, показанный на рис. 13.2. В момент времениt₁транзакцияT₁изменяет объект базы данныхo(выполняет операциюW(o)). В момент времениt₂ > t₁транзакцияT₂читает объектo(выполняет операциюR(o)). Поскольку транзакцияT₁еще не завершена, транзакцияT₂видит несогласованные«грязные» данные. В частности, в момент времениt₃>t₂транзакцияT₁может завершиться откатом (например, по причине нарушения ограничений целостности).

Рис. 13.2.«Грязные» чтения

Эта ситуация тоже не соответствует требованию изолированности пользователей (каждый пользователь начинает свою транзакцию при согласованном состоянии базы данных и имеет право видеть только согласованные данные). Чтобы избежать ситуации чтения "грязных" данных, до завершения транзакции T₁, изменившей объект базы данныхo, никакая другая транзакция не должна читать объектo(например, достаточно заблокировать доступ по чтению к объектуoдо завершения изменившей его транзакцииT₁).