快照隔离的理论学习

本节简单介绍了快照隔离的理论框架。

形式化表示

为了更好的抽象表示相关操作，在介绍理论框架之前，先行介绍事务处理和并发控制相关的形式化表示。
定义1：事务Ti是操作op_i的有限集合，操作之间严格有序（顺序使用标记表示），op_i中的每一个操作op要么是读（通过r_i(x)来表示），要么是写（通过wi(x)来表示），这里的x表示广义的抽象数据项（data item），可能是tuple、page或者relation。标记<_i表示按时间排序，每执行完成一个op称为一个步骤（step）。

定义2：设T = {t₁,...,t_n}是事务集，集合中的每个元素t_i = (op_i,<_i)，其中op_i表示操作集合，<_i表示操作之间的顺序。
T的执行历史h是操作op(s)和顺序<_s对的组合，其中：
1)每个事务内的步骤顺序保存在h中
2)T中的每个事务要么提交要么回滚
3)T中并发事务的rw和ww冲突是有序的

快照隔离协议

定义6：SI在满足以下两个个规则的前提下产生多版本调度
Rule 1.事务t读取x，其中x是由t启动前已提交事务产生的最新版本
Rule 2.并发事务写集合之间不相交
规则1表示每一个读操作r_i(x)都会读到t_i启动时最近已提交的写操作数据版本。规则2表示如果事务时间上面有重叠，那么事务不能写同样的数据项。
实现规则2有多种方法，一是FCW（First Commit Wins），在commit时判断，二是FUW（First Update Wins），在更新时判断。Oracle和PostgreSQL使用了FUW，其算法如下：
1.事务T2等待T1的锁释放，如T1提交，则T2立即回滚
2.T1在事务T2尝试写x前提交，T2在尝试写入时回滚
3.如果T1释放了x上的锁，T2允许写x

SQL标准定义的隔离级别

标准定义了四个级别，分别是可串行化、可重复读、读已提交、读未提交。
可串行化
可串行化隔离级别禁止所有并发现象和异象，如同事务串行执行。

可重复读
除幻读外，禁止其他现象和异象。

读已提交
不允许脏读和脏写外。

读未提交
不允许脏写。

可恢复性

定义13：调度s视为可恢复的，需满足以下条件，设t_i,t_j∈trans(s)，如果t_i读取了t_j写的数据，并且c_i∈op(s)，那么c_j <_s r_i(x)

参考资料

A Theoretical Study of ‘Snapshot Isolation’