浅谈SQL SERVER中事务的ACID

2023年 8月 13日 54.5k 0

简介

 

    ACID,是指在可靠数据库管理系统(DBMS)中,事务(transaction)所应该具有的四个特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability).这是可靠数据库所应具备的几个特性.下面针对这几个特性进行逐个讲解.

理解原子性(Atomicity)

   原子性意味着数据库中的事务执行是作为原子。即不可再分,整个语句要么执行,要么不执行。

   在SQL SERVER中,每一个单独的语句都可以看作是默认包含在一个事务之中:

   

   所以,每一个语句本身具有原子性,要么全部执行,这么全部不执行,不会有中间状态:

   

   上面说了,每一条T-SQL语句都可以看作是默认被包裹在一个事务之中的,SQL Server对于每一条单独的语句都实现了原子性,但这种原子粒度是非常小的,如果用户想要自己定义原子的大小,则需要包含在事务中来构成用户自定义的原子粒度:

      

    对于用户来说,要用事务实现的自定义原子性往往是和业务相关的,比如银行转账,从A账户减去100,在B账户增加100,如果这两个语句不能保证原子性的话,比如从A账户减去100后,服务器断电,而在B账户中却没有增加100.虽然这种情况会让银行很开心,但作为开发人员的你可不希望这种结果.而默认事务中,即使出错了也不会整个事务进行回滚。而是失败的语句抛出异常,而正确的语句成功执行。这样会破坏原子性。所以SQL SERVER给予了一些选项来保证事务的原子性.

    SQL SERVER提供了两大类方式来保证自定义事务的原子性:

  1.通过SET XACT_ABORT ON来设置事务必须符合原子性

       利用设置XACT_ABORT选项设置为ON,来设置所有事务都作为一个原子处理.下面例子利用两个语句插入到数据库,可以看到开启SET XACT_ABORT ON选项后,事务具有了原子性:

   

   

 2.按照用户设置进行回滚(ROLLBACK)

       这种方式具有更高的灵活性,开发人员可以自定义在什么情况进行ROLLBACK,利用TRY CATCH语句和@@ERROR进行判断都属于这种方式.

       

 

理解一致性(Consistency)

     一致性,即在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性约束没有被破坏。

     一致性分为两个层面

    1.数据库机制层面

      数据库层面的一致性是,在一个事务执行之前和之后,数据会符合你设置的约束(约束,外键约束,Check约束等)和触发器设置.这一点是由SQL SERVER进行保证的.

 

     2.业务层面

      对于业务层面来说,一致性是保持业务的一致性.这个业务一致性需要由开发人员进行保证.很多业务方面的一致性可以通过转移到数据库机制层面进行保证.比如,产品只有两个型号,则可以转移到使用CHECK约束使某一列必须只能存这两个型号.

     

理解隔离性(Isolation)

    隔离性。事务的执行是互不干扰的,一个事务不可能看到其他事务运行时,中间某一时刻的数据。

    在Windows中,如果多个进程对同一个文件进行修改是不允许的,Windows通过这种方式来保证不同进程的隔离性:

    

    而SQL Server中,通过SQL SERVER对数据库文件进行管理,从而可以让多个进程可以同时访问数据库:

    

    SQL Server利用加锁和阻塞来保证事务之间不同等级的隔离性.

    一般情况下,完全的隔离性是不现实的,完全的隔离性要求数据库同一时间只执行一条事务,这样的性能可想而知.想要理解SQL Server中对于隔离性的保障,首先要了解事务之间是如何干扰的.

    事务之间的互相影响的情况分为几种,分别为:脏读(Dirty Read),不可重复读,幻读

 

脏读

    脏读意味着一个事务读取了另一个事务未提交的数据,而这个数据是有可能回滚的:

    

    下面来看一个例子:

     两个事务,事务A插入一条数据,但未提交,事务B在此期间进行了读取,读取到了事务A未提交的数据,造成脏读

     

 

不可重复读(Unrepeatable Read)

     不可重复读意味着,在数据库访问中,一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据。这是由于查询时系统中其他事务修改的提交而引起的。

    

    下面来看一个不可重复读的例子:

     事务B中对某个查询执行两次,当次执行完时,事务A对其数据进行了修改。事务B中再次查询时,数据发生了改变:

    

    

   

幻读(phantom read)

     幻读,是指当事务不是独立执行时发生的一种现象,例如个事务对一个表中的数据进行了修改,这种修改涉及到表中的全部数据行。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入一行新数据。那么,以后就会发生操作个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样.

    

     下面来看一个例子:

      事务B更新表中所有的数据,在此期间事务A插入了一条数据,事务B再次查询后,发现居然还有没有修改的数据,产生幻读:

     

 

理解SQL SERVER中的隔离级别

     为了避免上述几种事务之间的影响,SQL Server通过设置不同的隔离等级来进行不同程度的避免。因为高的隔离等级意味着更多的锁,从而牺牲性能.所以这个选项开放给了用户根据具体的需求进行设置。不过默认的隔离等级Read Commited符合了99%的实际需求.

    SQL Server隔离事务之间的影响是通过锁来实现的,这个概念比较繁杂,所以本文不会详细对这个概念进行讲解.通过阻塞来阻止上述效果

    SQL Server提供了5种选项来避免不同级别的事务之间的影响

    隔离等级由低到高分别为

    Read Uncommited(高的性能,但可能出现脏读,不可重复读,幻读)

    Read commited(可能出现不可重复读,幻读)

    Repeatable Read(可能出现幻读)

    Serializable(低的性能,Range锁会导致并发下降)

    SNOPSHOT(这个是通过在tempDB中创建一个额外的副本来避免脏读,不可重复读,会给tempDB造成额外负担,因为不是标准ANSI SQL标准,不详细讨论)

 

    总之,不同的隔离级别是通过加不同的锁,造成阻塞来实现的,来看一个例子:

    SQL SERVER通过阻塞来阻止脏读,所以保持独立性会以付出性能作为代价:

    

 

理解持久性(Durability)

     持久性,意味着在事务完成以后,该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚。

     即使出现了任何事故比如断电等,事务一旦提交,则持久化保存在数据库中.

     SQL SERVER通过write-ahead transaction log来保证持久性。write-ahead transaction log的意思是,事务中对数据库的改变在写入到数据库之前,首先写入到事务日志中。而事务日志是按照顺序排号的(LSN)。当数据库崩溃或者服务器断点时,重启动SQL SERVER,SQL SERVER首先会检查日志顺序号,将本应对数据库做更改而未做的部分持久化到数据库,从而保证了持久性.

 

总结

    本文简单讲述了ACID的概念和ACID在SQL SERVER中的实现.ACID只是一个理念,并不是某项具体的技术.对于健壮数据库来说,保证ACID是可靠数据库的前提.

本文来源https://www.cnblogs.com/CareySon/archive/2012/01/29/2331088.html

相关文章

Oracle如何使用授予和撤销权限的语法和示例
Awesome Project: 探索 MatrixOrigin 云原生分布式数据库
下载丨66页PDF,云和恩墨技术通讯(2024年7月刊)
社区版oceanbase安装
Oracle 导出CSV工具-sqluldr2
ETL数据集成丨快速将MySQL数据迁移至Doris数据库

发布评论