SQL SERVER并發(fā)控制中隔離級別的實現(xiàn)

徐愛蕓

摘要：為了充分利用系統(tǒng)資源，發(fā)揮共享資源的特點，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)允許執(zhí)行多個并發(fā)事務(wù)，在任何給定的時刻有可達數(shù)百個正在執(zhí)行的卻只部分完成的事務(wù)，這是由用戶來選擇一個可以保證應(yīng)用程序正確執(zhí)行并且能夠使并發(fā)度最大的隔離級別的執(zhí)行選項。

關(guān)鍵詞：事務(wù);隔離級別;并發(fā)執(zhí)行;并發(fā)控制

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最大特點是共享，允許多個用戶或多種應(yīng)用相互覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合。在互聯(lián)網(wǎng)時代，成千上萬的不同地點的計算機每秒執(zhí)行上百的操作，同一時間有多個操作影響同一數(shù)據(jù)，即存在并發(fā)操作，如果不加以控制，可能帶來數(shù)據(jù)不一致問題：更新丟失;不可重復(fù)讀;讀臟數(shù)據(jù)。為保證并發(fā)事務(wù)執(zhí)行時數(shù)據(jù)的正確性和一致性，對并發(fā)事務(wù)要進行控制。

1 事務(wù)管理器

負責事務(wù)的正確執(zhí)行是事務(wù)管理器，它接受來自應(yīng)用的命令，包括BEGIN TRANSACATION、COMMIT、ROLLBACK，而將事務(wù)操作傳給日志管理器。并發(fā)控制管理器對并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)進行控制，通過加鎖和封鎖協(xié)議保證并發(fā)執(zhí)行的事務(wù)保持隔離性。其流程如圖1所示。

2 事務(wù)隔離級別

在實際開發(fā)中，直接操作數(shù)據(jù)庫中各種鎖的幾率相對比較少，更多的是利用數(shù)據(jù)庫提供的四個隔離級別：未提交讀、已提交讀、可重復(fù)讀、可序列化，用隔離封裝鎖。隔離級別從上到下依次增加，級別越低，引起的問題也就比較多，比如臟讀、丟失更新等;隔離級別越高，需要管理更多的鎖，無法并行處理，性能方面又受損。在實際的系統(tǒng)中只需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇一種當適合的隔離級別。一種隔離級別，就有一套利用鎖的方案，如此設(shè)計的目的就是為了平衡性能和功能。

2.1 讀未提交（Read Uncommitted）

“讀未提交”提供了事務(wù)之間最小限度的隔離，事務(wù)沒有獲得讀鎖也可以執(zhí)行該操作，事務(wù)可以讀取其它事務(wù)已經(jīng)在其上加過寫鎖的數(shù)據(jù)，即允許臟讀。其實現(xiàn)的機制通過實驗驗證，過程如表1所示。

未提交讀不允許更新丟失，如果一個事務(wù)已經(jīng)開始寫數(shù)據(jù)，則另外一個數(shù)據(jù)則不允許同時進行寫操作，該隔離級別可以通過排它鎖實現(xiàn)。

2.2 讀已提交（Read Committed）

“讀已提交”只能讀提交的數(shù)據(jù)，不允許臟讀，但允許不可重復(fù)讀。這可以通過共享鎖和排它鎖實現(xiàn)。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)允許其它事務(wù)繼續(xù)訪問該行數(shù)據(jù)，但是未提交的寫事務(wù)將會禁止其他事務(wù)訪問該行。其實現(xiàn)的機制通過實驗驗證，過程如表2所示。

2.3 可重復(fù)讀（Repeatable Read）

“可重復(fù)讀”通過共享鎖和排它鎖實現(xiàn)，讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)將會禁止寫事務(wù)（但允許讀事務(wù)），寫事務(wù)則禁止任何其它事務(wù)，禁止不可重復(fù)讀和臟讀。其實現(xiàn)的機制通過實驗驗證，過程如表3所示。

2.4 序列化（Serializable）

“序列化”提供嚴格的事務(wù)隔離，它要求事務(wù)序列化執(zhí)行，事務(wù)只能一個接著一個地執(zhí)行，但不能并發(fā)執(zhí)行。如果僅僅通過“行級鎖”是無法實現(xiàn)事務(wù)序列化的，必須通過其他機制保證新插入的數(shù)據(jù)不會被剛執(zhí)行查詢操作的事務(wù)訪問到。

3 結(jié)語

隔離級別越高，越能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，但是對并發(fā)性能的影響也越大。對于多數(shù)應(yīng)用程序，可以優(yōu)先考慮把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的隔離級別設(shè)為Read Committed，它能夠避免讀臟數(shù)據(jù)，而且具有較好的并發(fā)性能。盡管它會導(dǎo)致不可重復(fù)讀、虛讀這些并發(fā)問題，在可能出現(xiàn)這類問題的個別場合，可以由應(yīng)用程序采用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。

參考文獻：

[1] 送金玉，陳萍，陳剛.數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用（第2版）[M].清華大學出版社，2011（06）.

[2] 尹為民，數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)（第2版）[M].科學出版社，2010（01）.

（作者單位：江漢大學數(shù)學與計算機科學學院）