什麼是資料庫事務的寫偏斜write-skew？- justinjaffray

這篇文章是關於寫歪斜write-skew的知識以及擴充套件快照隔離的知識。快照隔離被稱為事務隔離級別，它在效能和正確性之間提供了很好的組合，但是此處“正確性”的確切含義通常含糊不清。在這篇文章中，我想分解並準確記錄何時發生“寫偏斜”事件。

事務快速入門

資料庫中的執行單位是事務。事務是工作的集合，這些工作要麼全部完成，要麼根本不執行。沒有半成品事務。通常圍繞事務提供許多保證，但是我們將重點放在隔離上。隔離使資料庫的使用者不必擔心併發性，它決定了事務顯示的程度，好像它在資料庫中單獨執行一樣。

各種可能的隔離級別的分類是一個有趣的話題，但是在這裡，我們將只關注它們之間的關係：SERIALIZABLE和“ Anomaly SERIALIZABLE”（有時稱為SNAPSHOT快照）。

可序列化SERIALIZABLE

從某種意義上說，可序列性是“完美”的隔離。似乎每個事務實際上都是完全在資料庫中單獨執行的，即使這可能這不是真正的幕後情況（我的伺服器有很多核心，我們需要充分利用它們）。如果我們獨自執行所有事務，則將其稱為“序列化”。由於這等效於單獨執行它們，因此稱為可序列化。

序列執行是指我們一次只執行一次事務，而不會由於併發而交錯操作。

我們可以將可序列化性視為一種方案，其中每個事務在一個唯一的時間戳上邏輯上完成其所有工作。由於每筆交易至少在概念上都是瞬時發生的，因此使用者不必擔心麻煩的併發性。

順便說一句，值得注意的是“ SERIALIZABLE序列化隔離級別”和“可序列化的執行”是兩個不同的概念。我所見過的大多數討論都將它們混為一談，儘管這會引起一些令人困惑的問題，例如“被表示為“可序列化”的事務如何與非序列化事務進行互動”？

異常序列化Anomaly SERIALIZABLE（快照）

可序列化性很奇怪，它是事務理論中為數不多的概念之一，具有非常簡單和明確的定義，但仍以某種方式設法具有兩種完全不同的主流含義。

過去，當ANSI定義SERIALIZABLE隔離級別時，它們的定義雖然正確，但可以解釋為不排除較低的隔離級別（現在稱為“快照隔離”），少數進取的資料庫供應商利用了這一事實。最著名的例子是，如果您向Oracle請求SERIALIZABLE，實際上得到的是SNAPSHOT（快照）。

從某種意義上說，整篇文章都是關於瞭解快照隔離的處理方法。

快照隔離的主要特徵有兩個：

• 快照隔離中的事務有兩個重要的時間戳：一個是執行讀操作的時間戳，另一個是執行寫操作的時間戳。讀取的時間戳定義了事務看到的資料庫的“一致快照”。如果其他人在事務T的讀取時間戳記之後的某個時間提交寫操作，則將看不到這些更改（通常使用MVCC強制執行。我們將名為“ x”的事務稱為T x，並將讀取和寫入時間戳記分別記為R x和W x。
• 如果兩個事務執行的間隔重疊（R 1 <W 2和W 1 > R 2），則兩個事務併發。在“快照隔離”中，資料庫強制兩個併發的已提交事務具有不相交的寫集（這意味著它們不會寫到任何相同的記憶體位置）。提交將導致違反此限制的任何事務都將被迫中止並重試。

寫偏斜

快照隔離中發生的異常稱為“寫入偏斜”。

其典型示例如下所示：

考慮兩個事務P和Q。P將暫存器x中的值複製到y，Q將暫存器中的值從y複製到x。只有兩個序列執行：P，Q或者Q，P。無論哪種方式，最終結果都是x = y。但是，快照隔離允許另一個結果：

• 事務P讀取x
• 事務Q讀取y
• 事務P將其讀取的值寫入y
• 事務Q將其讀取的值寫入x

這在“快照隔離”中是可以有效的發生：每個事務維護資料庫的一致檢視，並且其寫集與任何併發事務的寫集不重疊。但是其實x和y已被交換，這兩種序列執行都無法實現結果。

更多點選標題見原文。

結論

如果您執行的是主流資料庫，則您執行的隔離級別很可能是SNAPSHOT，甚至更低。幾乎沒有主流資料庫預設為真正序列化SERIALIZABLE，許多根本沒有提供它。考慮到SNAPSHOT的盛行，我認為了解確切含義很重要。

正如我希望您已經說服的那樣，“寫偏斜”這一公認的例子是不夠的。如果您想了解更多有關此主題的資訊，那麼我不能說太多：

• Arjun Narayan的“交易歷史記錄”
• 使快照隔離可序列化
• 快照隔離批判
• Atul Adya的論文

感謝Arjun Narayan，Ben Darnell，Sean Loiselle，Ilia Chtcherbakov和Forte Shinko閱讀此帖子並提供反饋。