快照隔離的理論學習

本節簡單介紹了快照隔離的理論框架。

形式化表示

爲了更好的抽象表示相關操作，在介紹理論框架之前，先行介紹事務處理和併發控制相關的形式化表示。
定義1：事務Ti是操作op_i的有限集合，操作之間嚴格有序（順序使用標記表示），op_i中的每一個操作op要麼是讀（通過r_i(x)來表示），要麼是寫（通過w<sbu>i</sbu>(x)來表示），這裏的x表示廣義的抽象數據項（data item），可能是tuple、page或者relation。標記<_i表示按時間排序，每執行完成一個op稱爲一個步驟（step）。

定義2：設T = {t₁,...,t_n}是事務集，集合中的每個元素t_i = (op_i,<_i)，其中op_i表示操作集合，<_i表示操作之間的順序。
T的執行歷史h是操作op(s)和順序<_s對的組合，其中：
1)每個事務內的步驟順序保存在h中
2)T中的每個事務要麼提交要麼回滾
3)T中併發事務的rw和ww衝突是有序的

快照隔離協議

定義6：SI在滿足以下兩個個規則的前提下產生多版本調度
Rule 1.事務t讀取x，其中x是由t啓動前已提交事務產生的最新版本
Rule 2.併發事務寫集合之間不相交
規則1表示每一個讀操作r_i(x)都會讀到t_i啓動時最近已提交的寫操作數據版本。規則2表示如果事務時間上面有重疊，那麼事務不能寫同樣的數據項。
實現規則2有多種方法，一是FCW（First Commit Wins），在commit時判斷，二是FUW（First Update Wins），在更新時判斷。Oracle和PostgreSQL使用了FUW，其算法如下：
1.事務T2等待T1的鎖釋放，如T1提交，則T2立即回滾
2.T1在事務T2嘗試寫x前提交，T2在嘗試寫入時回滾
3.如果T1釋放了x上的鎖，T2允許寫x

SQL標準定義的隔離級別

標準定義了四個級別，分別是可串行化、可重複讀、讀已提交、讀未提交。
可串行化
可串行化隔離級別禁止所有並發現象和異象，如同事務串行執行。

可重複讀
除幻讀外，禁止其他現象和異象。

讀已提交
不允許髒讀和髒寫外。

讀未提交
不允許髒寫。

可恢復性

定義13：調度s視爲可恢復的，需滿足以下條件，設t_i,t_j∈trans(s)，如果t_i讀取了t_j寫的數據，並且c_i∈op(s)，那麼c_j <_s r_i(x)

參考資料

A Theoretical Study of ‘Snapshot Isolation’