2.隔離級別實現

上一節介紹了ANSI定義的3種異象，及根據禁止異象的個數而定義的事務隔離級別。因為不存在嚴格、嚴謹的“官方”定義，各主流

2.1 Lock-based 隔離級別實現

在展示Lock-based隔離級別實現前，先介紹幾個與鎖相關的概念：Item Lock：對訪問行加鎖，可以防止dirty/fuzzy read。

Predicate Lock(gap lock)：對search的范圍加鎖，全表掃描直接對整張表加鎖，可防止phantom read。

Short duration：語句結束后釋放鎖。

Long duration：事務提交或回滾后釋放鎖。

上述鎖操作組合，便可實現不同級別的事務隔離標準，如下表所示。

其中S lock代表共享鎖，X lock代表排它鎖。

首先所有寫操作加X locks時，都會選擇Long duration，否則short duration鎖被釋放后，在事務提交前該條更改可能被其它事務寫操作覆蓋，造成臟寫(dirty write)。

其次對于讀操作：

Short duration Item S lock 禁止了 P1發生，讀操作如果遇到正在修改的行(寫事務加了X Lock)，阻塞在S Lock，直到寫事務提交。

Long duration Item S lock 禁止了P2發生，寫操作遇到讀事務(S Lock)，阻塞在X Lock上直到讀事務提交或回滾。

Long duration Predicate/Table S Lock 禁止了P3發生，(范圍)寫操作遇到范圍讀操作(加Predicate S Lock)，會被阻塞，直到讀事務提交或回滾。

基于鎖實現的三種隔離級別分別能禁止的異象如下表所示：

然而當今數據庫基于性能等多方面考慮，很少有完全基于鎖實現隔離級別的，MVCC+Lock的方式，可以滿足讀請求不加鎖，是主流的實現方式。

2.2 Oracle隔離級別的實現

Oracle僅支持兩種隔離級別：Read Committed與Serializable。盡管官方這樣描述，Oracle的Serializable實際是基于MVCC+Lock based的SI(Snapshot Isolation)隔離級別。

為實現快照讀，內部維護了全局變量SCN(System Commit/Change Number)，在事務提交時遞增。讀請求獲取Snapshot便是獲取當前最新的SCN。Oracle實現MVCC的方式是將block分為兩類：(1)Current blocks為當前最新的頁面，與持久化態數據保持一致。(2)Consistent Read blocks，根據snapshot SCN生成相應的一致性版本頁面。

以下兩個具體的例子展示了：不同隔離級別下，讀寫語句在數據庫內部發生了什么。

Oracle在read committed隔離級別下，每條語句都會獲取最新的snapshot，讀請求全部是snapshot讀。寫請求在更新行之前，需要加行鎖。由于寫操作不會因為有其它事務更新了同一行，而停止更新(除非不滿足更新的謂詞條件了)，因此Lost Update有可能發生。

Oracle在serializable隔離級別下，事務開始便獲取snapshot。讀請求全部是snapshot讀，而寫請求在更新行之前，需要加行鎖。寫操作在加鎖后，首先檢查該行，如果發現：最近修改過這行的事務的SCN大于本事務的SCN，說明它已經被修改且無法被本事務看到，會做報錯處理，避免了Lost Update。這種寫沖突的實現，顯然是first committer wins。

下表展示了Oracle的兩種隔離級別，分別能夠避免哪些異象：

2.3

InnoDB同樣以MVCC+Lock的方式實現隔離級別。其中普通select語句均是snapshot read。而delete/update/select for update等語句是加鎖實現的current read，如下表所示(注：該表為Pecona 5.6版本的代碼實現)。

InnoDB的RC隔離級別的表現與Oracle相似。而相較于Oracle的SI，InnoDB RR隔離級別依舊不能避免Lost Update(例如下例)。究其原因，InnoDB在RR隔離級別下，不會在事務提交時判斷是否有其它事務修改過該行。這避免了了SI更新沖突帶來的回滾代價，帶來了可能發生Lost Update的風險。

由于update等操作均是加鎖的當前讀，因此Phantom Read的現象也是存在的(如下表所示)。但是如果將Txn1的update語句替換為select語句，Phantom Read現象則可以禁止，因為整個事務select語句使用的是同一個snapshot。

Innodb RR的實現方式雖然并非并未嚴格排除Lost Update和Repeatable Read，但其充分利用MVCC讀不加鎖的并發能力，同時current read避免了SI在更新沖突劇增時過多的回滾代價。

InnoDB還實現了Lock Based Serializable(詳見2.1)，禁止了所有異象。

總結

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