Изоляция в смысле ACID означает, что конкурентно выполняемые транзакции изолированы друг от друга — они не могут помешать друг другу. Классические учебники по базам данных понимают под изоляцией сериализуемость (serializability). То есть каждая транзакция выполняется так, будто она единственная во всей базе. БД гарантирует, что результат фиксации транзакций такой же, как если бы они выполнялись последовательно (serially, одна за другой), хотя в реальности они могут выполняться конкурентно.

Чтение зафиксированных данных (read comitted):

Самый базовый уровень изоляции транзакций — чтение зафиксированных данных. Он обеспечивает две гарантии:

• При чтении из БД клиент видит только зафиксированные данные (никаких «грязных» операций чтения).
• При записи в БД можно перезаписывать только зафиксированные данные (никаких «грязных» операций записи).

«Грязные» операции чтения. Клиент читает записанные другим клиентом данные до их фиксации. Уровень изоляции чтения зафиксированных данных и более сильные предотвращают «грязные» операции чтения.

«Грязные» операции записи. Клиент перезаписывает данные, которые другой клиент записал, но еще не зафиксировал. Практически все реализации транзакций предотвращают «грязные» операции записи.

Изоляция снимков состояния и воспроизводимое чтение:

Ее идея состоит в том, что каждая из транзакций читает данные из согласованного снимка состояния БД, то есть видит данные, которые были зафиксированы в базе на момент ее (транзакции) начала. Даже если данные затем были изменены другой транзакцией, каждая транзакция видит только старые данные, по состоянию на конкретный момент времени. Позволяет предотвратить асимметрии чтения.

Асимметрия чтения (невоспроизводимое чтение). Клиент видит различные части базы данных по состоянию на разные моменты времени. Чаще всего такую проблему предотвращают с помощью изоляции снимков состояния, при которой транзакция читает данные из согласованного снимка состояния, соответствующего определенному моменту времени. Обычно это реализуется благодаря многоверсионному управлению конкурентным доступом (MVCC).

Сериализуемость (serializability):

Обычно считается самым сильным уровнем изоляции. Она гарантирует, что даже при конкурентном выполнении транзакций результат останется таким же, как и в случае их последовательного (по одной за раз) выполнения, без всякой конкурентности. Следовательно, база данных гарантирует, что правильно выполняющиеся последовательно транзакции будут столь же правильно выполняться конкурентно. Другими словами, база предотвращает все возможные состояния гонки.

Большинство современных БД, обеспечивающих сериализуемость, применяют один из трех методов:

• По-настоящему последовательное выполнение транзакций. Если вы можете сделать отдельные транзакции очень быстрыми, причем количество транзакций, обрабатываемых за единицу времени на одном ядре CPU, достаточно невелико, то для обработки этот вариант окажется простым и эффективным.
• Двухфазная блокировка. На протяжении десятилетий она была стандартным способом обеспечения сериализуемости, но многие приложения стараются ее не использовать из-за плохих показателей производительности.
• Сериализуемая изоляция снимков состояния (SSI). Довольно свежий алгоритм, лишенный практически всех недостатков предыдущих подходов. В нем используется оптимистический подход, благодаря чему транзакции выполняются без блокировок. Перед фиксацией транзакции выполняется проверка, и если выполнение было несериализуемым, то транзакция прерывается без фиксации.

Oct. 9, 2023, Источник

Oct. 9, 2023, Источник