26、守护独立性与约束保留快照隔离技术解析

守护独立性与约束保留快照隔离技术解析

1. 引言

在过去几十年里，快照隔离（SI）已成为数据库管理系统（DBMS）中并发控制的首选事务隔离模式之一。在 SI 中，每个事务操作自己的数据库私有副本（即快照）。对于并发事务的提交，需要整合这些单独快照的结果。若存在写冲突，即多个事务写入同一数据对象，那么只有一个事务允许提交，其他事务若未以其他方式自然终止则必须中止。

1.1 SI 的优势与不足

• 优势 ：SI 避免了许多与读未提交（RU）和读已提交（RC）策略相关的更新异常，如脏读和不可重复读。同时，随着多版本并发控制（MVCC）的广泛使用，它实现高效，避免了基于锁的严格两阶段锁定（SS2PL）带来的许多性能瓶颈。
• 不足 ：SI 允许一些在视图序列化下不会出现的不良行为，如读写偏差。

1.2 扩展 SI 的尝试

为实现真正的视图序列化，人们对扩展 SI 产生了浓厚兴趣。由此开发出了可序列化快照隔离（SSI），它是一种乐观的方法。在标准 SI 的基础上，SSI 会查找危险结构，即并发事务在多版本冲突图中的两个连续读写边序列。若发现此类结构，参与事务之一需中止而不提交结果。然而，危险结构的存在只是并发事务在 SI 下不可序列化的必要条件，而非充分条件，因此 SSI 策略会产生误判。

1.3 示例说明

假设有一个数据库模式 E0，包含 n 个整数值数据对象 d0, d1, …, dn - 1。事务 τi 会将 di 的值替换为 d(i + 1) mod n 的当前值。在 SI