資料庫併發寫入問題-丟失更新與寫入偏差

MVCC

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資料庫中的MVCC多版本併發控制（快照隔離）可以避免事務併發時的髒讀、不可重複讀以及幻讀的問題，但是卻無法避免丟失更新以及寫入偏差的問題。

丟失更新和寫入偏差

• 丟失更新：兩個事務併發讀取同一記錄，並在此基礎上修改記錄，並將其寫回資料庫，第二次寫入的結果會覆蓋第一次寫入的結果，導致資料庫狀態不一致。（丟失更新不僅出現在資料庫中，在應用程式多執行緒併發修改變數、分散式系統多主複製和無主複製中都會遇見）

  例如：以下兩個事務，對A變數進行讀取10，T1事務將其減5，T2事務將其減8，兩事務提交之後，A的狀態為2，即T1事務的更新丟失了。如果A代表賬戶餘額，這種錯誤是不可接受的。
  

• 寫入偏差：寫入偏差可視為丟失更新問題的一般化，如果兩個事務讀取相同的記錄集，然後更新記錄集，不同的事務可能更新（插入、刪除）不同的記錄，則可能發生寫入偏差，導致資料庫狀態不一致或者不符合約束條件。

  比如：1.醫院規定必須至少有一名醫生在值班。而兩個值班醫生同時進行請假事務，由於快照隔離，兩個醫生在檢查當前值班醫生數量時結果都為2，所以他們都可能請假。但是兩個事務提交之後，卻沒有醫生值班了，違反了醫院的規定。2.兩個使用者同時修改唯一使用者名稱，由於快照隔離，兩人都發現資料庫中無重複使用者名稱，則修改成功。兩個修改事務提交後，卻出現使用者名稱衝突。
  
  如果併發事務沒有先讀取記錄集的值，而是直接寫入新的記錄集值，個人認為不屬於丟失更新或者寫入偏差，因為這導致的資料庫不一致，是使用者的錯誤邏輯所導致的，不是事務併發的原因。

丟失更新和寫入偏差的原因是相同的：併發事務首先查詢得到了相同的記錄集，然後根據此記錄集進行更新、插入、刪除等動作。由於快照隔離，事務感受不到其他事務對記錄集的更改，所以可以成功提交事務。但是併發事務的修改卻出現了矛盾，導致資料庫不一致。

解決方法

CAS

比較並設定（CAS, Compare And Set）是一種原子操作，此操作的目的是為了避免丟失更新：只有當前值從上次讀取時一直未改變，才允許更新發生。如果當前值與先前讀取的值不匹配，則更新不起作用，且必須重試讀取-修改-寫入序列。但是在提供快照隔離的事務中不起作用。

顯示鎖定

由於併發事務的更改都是基於讀取到的記錄集，所以只要事務對讀取到的記錄集加排他鎖，然後再對記錄集更新，提交事務之後才釋放排他鎖。這樣併發事務就只能讀取到其他事務以及提交後的資料，則不會出現不一致的狀態。

比如對於醫生請假事務，讀取並鎖定所有醫生的值班狀態，修改自己的值班狀態為請假，提交事務後釋放鎖。則第二個醫生在請假事務中讀取所有醫生值班狀態會阻塞，直到上一個事務提交，發現只剩自己一個人值班，則無法請假。

序列化隔離級別

使用事務的序列化隔離級別可以避免丟失更新和寫入偏差。