В ANSI SQL-92 [MS, ANSI] уровни изолированности (Isolation Levels) определяются в терминах феноменов (phenomena): грязное чтение (Dirty Read), неповторимое чтение (Non-repeatable Read) и фантомы (Phantom). В статье показывается недостаточность феноменов и определений ANSI SQL для надлежащего описания нескольких популярных уровней изолированности, включая стандартные блокировочные реализации рассматриваемых уровней. Исследуется неоднозначность определений феноменФеномен (от греч. — «являющееся», «явление»)— термин, в самом общем смысле означающий явление, данное в чувственном созерцании. В естественной науке под феноменом понимается наблюдаемое явление или событие. В обыденной речифеномен— необычное явление, редкий факт, то, что трудно постичь.ов и дается более точное формальное определение феномена. Вводятся новые феномены, которые лучше характеризуют предлагаемые типы изолированности. Определяется новый тип многоверсионной изолированности называемый изолированностью на основе моментальных снимков (Snapshot Isolation).

1. ВведениеВведение — в собственном смысле — предварительные сообщения общего характера, предпосылаемые произведению, обычно научного характера, с целью ввести читателя в курс предмета.

ВозможностьВозможность — направление развития, присутствующее в каждом явлении жизни; выступает и в качестве предстоящего, и вполне объяснимо рациональным путем: в каждой возможности присутствует вероятная невозможность, «возможность невозможного». Возможность не определяется познанием того, что может быть. Познание вероятностей, возможностей не всегда влияет на нашу возможность. На изучении возможности основывается, главным образом, исследование бытия и события. параллельного выполнения конкурирующих транзакций на различных уровнях изолированности позволяет разработчикам приложений увеличить количество одновременно выполняющихся транзакций, сохраняя их корректность. Нижние уровни изолированности дают возможностьВозможность — направление развития, присутствующее в каждом явлении жизни; выступает и в качестве предстоящего, и вполне объяснимо рациональным путем: в каждой возможности присутствует вероятная невозможность, «возможность невозможного». Возможность не определяется познанием того, что может быть. Познание вероятностей, возможностей не всегда влияет на нашу возможность. На изучении возможности основывается, главным образом, исследование бытия и события. увеличить количество одновременно выполняющихся транзакций за счет риска получения размытого или несогласованного состояния данных. Поразительно, что в то время, когда некоторые транзакции выполняются на высшем уровне изолированности (совершенная сериализуемость), совместно выполняющиеся транзакции на нижних уровнях изолированности могут работать с еще не зафиксированными или устаревшими данными, прочитанными транзакцией ранее [GLPT]. Конечно, транзакции, выполняющиеся на нижних уровнях изолированности, могут произвести в результате работы неправильные данныеДанные (калька от лат.data) — это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе.. Разработчики приложений должны остерегаться распространения таких ошибок при использовании некорректных данных транзакциями, выполняемыми на высших уровнях изолированности.

В стандарте ANSI SQL-92 [MS, ANSI] определяются четыре уровня изолированности:

1) чтение незафиксированных данных (READ UNCOMMITED);
2) чтение зафиксированных данных (READ COMMITED);
3) повторимое чтение (REPEATABLE READ);
4) сериализуемость (SERIALIZABLE).

Они определяются на основе классического определения сериализуемости и трех запрещенных последовательностей операций, называемых феноменами: грязное чтение,, неповторимое чтение и фантомы. В стандартСтандарт (от англ.standard— норма, образец) в широком смысле слова— образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними др. подобных объектов.е нет четкого определения понятия феномена, предполагается что феномен – это последовательность операций, обладающая аномальным (возможно, не сериализуемым) поведением. В дальнейшем изложении мы говорим об аномалиях, когда делаем необходимые добавления ко множеству ANSI-феноменов. Показанное ниже техническое различие между аномалиями и феноменами несущественно для качественного понимания сути вопросВопрос— форма мысли, выраженная в языке предложением, которое произносят или пишут, когда хотят что-нибудь спросить, то есть узнать какую-то информацию. Если вопрос произносят, то используют вопросительную интонацию, а если пишут, то в конце ставят вопросительный знак. Задающий вопрос обычно ожидает ответ. Исключение составляет риторический вопрос, на который ответ не требуется.а.

Уровни изолированности ANSI родственны по поведению планировщику блокировок. Некоторые планировщики блокировок позволяют транзакциям варьировать границы и продолжительность устанавливаемых ими запросов блокировок, таким образом отступая от чистой двухфазной блокировки. Эта идея была предложена в [GLPT], где степени согласованности определяются тремя способами: на основе механизма блокировок, графов потоков данных и аномалий. В стандарте ANSI SQL определение уровней изолированности дается в терминах феноменов (аномалий), чтобы допустить реализации стандарта SQL, основанные не только на механизмМеханизм (греч. mechan— машина)— это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно— деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения.е блокировок.

В этой статье показан ряд слабых мест ANSI в определении уровней изолированности с помощью аномалий. Определения трех ANSI-феноменов двусмысленны. Они даже в самой свободной своей интерпретации не исключают некоторые аномальные последовательности операций в историях выполнения транзакций. Это приводит к нескольким нетривиальным следствиям. В частности, уровни изолированности, реализованные с помощью механизма блокировок, имеют характеристики, отличные от характеристик их ANSI-эквивалентов. Это удручает, так как в коммерческих системах обычно используются реализации, основанные на блокировках. Кроме этого, ANSI-феномены не различаются типы поведения, возможные на каждом уровне изолированности, распространенные в коммерческих системах. Чтобы точно определить уровни изолированности, предлагается ввести дополнительные феномены.

Во втором разделе вводится основная терминология, связанная с уровнями изолированности. Определяются ANSI SQL и блокировочные уровни изолированности.

В третьем разделе исследуются недостатки уровней изолированности в ANSI SQL и предлагается к рассмотрению новый феномен. Также даны определения других популярных уровней изолированности. Проводятся сравнительные параллели между уровнями изолированности в ANSI SQL и степенями согласованности, определенными в [GLPT] в 1977 году. Они также охватывают определения устойчивости курсора и повторимого чтения, данные Крисом Дейтом в [DAT]. Обсуждение уровней изолированности на основе однородной общеупотребительной терминологии позволяет избежать непонимания, происходящего от употребления своей собственной терминТермин (от лат.terminus — предел, граница) — слово или словосочетание, точно и однозначно именующее понятие и его соотношение с другими понятиями в пределах специальной сферы. Термины служат специализирующими, ограничительными обозначениями характерных для этой сферы предметов, явлений, их свойств и отношений. В отличие от слов общей лексики, которые зачастую многозначны и несут эмоциональную окраску, термины в пределах сферы применения однозначны и лишены экспрессии.ологии.

В четвертом разделе описан механизм многоверсионного управления параллельным выполнением транзакций, названный изолированностью на основе моментальных снимков (Snapshot Isolation). Он позволяет избежать феноменов ANSI SQL, но не является сериализуемым. Изолированность на основе моментальных снимков интересна тем, что обеспечивает промежуточный уровень изолированности, лежащий между уровнями чтением зафиксированных данных и повторимым чтениеЧтение— один из важнейших видов речевой деятельности, тесно связанный как с произношением, так и с пониманием речи. Также «чтение»— это способность воспринимать, понимать информацию, записанную (передаваемую) тем или иным способом, воспроизводить техническими устройствами.м. Новый формализм (описанный в более полной версии этой статьи [OOBBGM]) соединяет в себе промежуточный уровень изолированности для многоверсионных данных и классическую одноверсионную теорию блокировочной сериализуемости.

В пятом разделе исследуются несколько новых аномалий. Они позволяют выделить различия между уровнями изолированности, введенными в третьем и четвертом разделах. Дополнительные ANSI SQL-феномены, приводимые здесь, позволяют точно определить изолированность на основе моментальных снимков и устойчивость курсора. В шестом разделе представлено краткое резюме и сделаны выводы.

2. Определение изолированности

2.1. КонцепцияКонцепция, или концепт, (от лат.conceptio— понимание, система)— генеральный замысел, руководящая идея. Концепция определяет стратегию действий. Также концепция— система взглядов на явления в мире, в природе, в обществе. Концепция— это определённый способ понимания (трактовки, восприятия) какого-либо предмета, явления или процесса; основная точка зрения на предмет; руководящая идея для их систематического освещения, комплекс взглядов, связанных между собою и вытекающих один из другого, система путей решения выбранной задачи. сериализуемости

Концепции транзакции и механизма блокировок хорошо документированы в литературе [BHG, PAP, PON, GR]. В следующих нескольких абзацах делается обзор терминологии, используемой в этой области.

Транзакцией называют упорядоченноеУпорядоченное— фантастическая вселенная из произведений Ника Перумова. Представляет собой многомерную гипервселенную, состоящую из нескольких миллиардов миров, аналогичную Planescape. Из большинства миров можно попасть в другие, с помощью магии выйдя в Междумирье, в котором плавают хрустальные сферы миров. Исключения составляют лишь закрытые миры, из которых нельзя просто выйти и войти, подчас это доступно лишь богам или магам высшего уровня— архимагам. Благодаря такому устройству Упорядоченного многие расы обитают почти во всех мирах. Упорядоченное— пространственно ограниченная область структурированной материи, созданная Творцом среди первородного Хаоса. Пространство Упорядоченного многомерно и содержит огромное количество трехмерных областей— миров. Пространства миров конечны, имеют различную форму, и отличаются по ряду других свойств. множество операций, переводПеревод— деятельность по интерпретации смысла текста на одном языке (исходном языке [ИЯ]) и созданию нового, эквивалентного текста на другом языке (переводящем языке [ПЯ]).ящих базу данных из одного согласованного состоянияПсихическое состояние— один из возможных режимов жизнедеятельности человека, на физиологическом уровне отличающийся определёнными энергетическими характеристиками, а на психологическом уровне— системой психологических фильтров, обеспечивающих специфическое восприятие окружающего мира.

Наряду с психическими процессами и свойствами личности состояния являются основными классами психических явлений, которые изучает наука психология. Психические состояния влияют на протекание психических процессов, а, повторяясь часто, приобретя устойчивость, могут включиться в структуру личности в качестве её специфического свойства. Так как в каждом психическом состоянии присутствуют психологические, физиологические и поведенческие компоненты, то в описаниях природы состояний можно встретить понятия разных наук (общей психологии, физиологии, медицины, психологии труда ит.д.), что создаёт дополнительные трудности для исследователей, занимающихся данной проблемой. В настоящее время не существует какой-либо единой точки зрения на проблему состояний, так как состояния личности можно рассматривать в двух аспектах. Они являются одновременно и срезами динамики личности, и интегральными реакциями личности, обусловленными её отношениями, поведенческими потребностями, целями активности и адаптивности в окружающей среде и ситуации. в другое. История моделирует перекрывающееся выполнение множества транзакций в виде линейно упорядоченной последовательности их операций чтения и записи (вставки, модификации, удаления) определенных элементов данных. Говорят, что две операции в истории конфликтуют, если они выполняются различными транзакциями над одним и тем же элементом данных, и хотя бы одна из них выполняет операцию записи этого элемента данных. Согласно [EGLT], это определение можно широко интерпретировать в зависимости от того, что понимать под "элементом данных". Это может быть строка таблицы, область страницы, целая таблица или коммуникационный объектОбъект (лат.objectum— предмет)— философская категория, если определять её в пределах эпистемологии, выражающая нечто, существующее в реальной действительности (то есть независимо от сознания)— предмет, явление или процесс, на которые направлена предметно-практическая и познавательная деятельность субъекта (наблюдателя). В качестве объекта может выступать и сам субъект, в качестве субъекта выступает личность, социальная группа или всё общество., такой, например, как сообщение в очереди. Конфликтующие операции могут возникать не только на отдельных элементах данных, но и на множествах элементов данных, покрываемых предикатными блокировками.

Отдельная история приводит к образованию графа зависимостей (dependency graph), определяющего временные потоки данных между транзакциями. Операции зафиксированных транзакций представляются вершинами графа. Если в истории операция op1 транзакции T1 конфликтует с операцией op2 транзакции T2 предшествует этой операции, то пара <op1, op2> становится ребром графа зависимостей. Две истории считаются эквивалентными, если они включают одни и те же зафиксированные транзакции и один и тот же граф зависимостей. История называется сериализуемой, если она эквивалентна последовательной истории (serial history), т.е. если она имеет такой же граф зависимостей (межтранзакционный поток временных данных), как если бы все транзакции в ней выполнялись поочередно.

2.2. Уровни изолированности в ANSI SQL

Разработчики ANSI SQL дали такое определение изолированности, которое допускает широкий спектр механизмов реализации, не только механизм блокировки. Они определили изолированность с помощью следующих трех феноменов (phenomena):

P1 (грязное чтение, Dirty Read): Транзакция T1 модифицирует некоторый элемент данных. После этого другая транзакция T2 читает содержимое этого элемента данных до того, как транзакцияТранзакция (англ.transaction)— в информатике, группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена либо целиком и успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создаётся история транзакций. T1 выполняет операцию COMMIT (фиксируется) или ROLLBACK (откатывается). Если T1 затем завершается операцией ROLLBACK, то получается, что транзакция T2 прочитала элемент данных, который никогда не фиксировался и, значит, никогда реально не существовал.

P2 (неповторимое, или размытое чтение, Non-repeatable or Fuzzy Read): Транзакция T1 читает некоторый элемент данных. После этого другая транзакция T2 модифицирует или удаляет этот элемент данных и фиксируется. Если T1 после этого попытается прочитать этот элемент данных снова, то она получит другое значение или обнаружит, что элемент данных больше не существует.

P3 (фантомы, Phantom): Транзакция T1 читает набор элементов данных, удовлетворяющих некоторому условию <search condition>. После этого транзакция T2 создает элемент данных, удовлетворяющий этому условию, и фиксируется. Если транзакция T1 повторит чтение с тем же условием <search condition>, то получит уже другойДругой — центральная категория современной философии. Актуализация данного понятия связана с такими событиями, как антропологический и лингвистический поворот. Другой — это не Я, тот, кто противостоит мне, находится по ту сторону меня, моих ценностей, моего мировоззрения. И вместе с тем, Другой такой же как Я: он мыслит, чувствует, ходит и т. д. набор данных, отличный от полученного в первый раз.

Ни один из этих феноменов не может произойти в последовательной истории. Поэтому, по теореме о сериализуемости, они не могут произойти и в сериализуемой истории [EGLT, BHG ТеоремаТеорема (др.-греч. — «зрелище, вид; взгляд; представление, положение») — утверждение, для которого в рассматриваемой теории существует доказательство (иначе говоря, вывод). В отличие от теорем, аксиомами называются утверждения, которые, в рамках конкретной теории, принимаются истинными без всяких доказательств или обоснований. 3.6, GR Раздел 7.5.8.2, PON Теорема 9.4.2].

Истории, состоящие из операций чтения, записи, фиксации и отката, могут быть записаны в сокращенной нотации: "w1[x]" обозначает операцию записи транзакции 1 в элемент данных x (таким образом данные "модифицируются"), а "r2[x]" представляет операцию чтения x в транзакции 2. Операции чтения и записи в транзакции 1 множества записей, удовлетворяющих предикату P, обозначаются r1[P] и w1[P] соответственно. Фиксация (COMMIT) и откат (ROLLBACK) транзакции 1 обозначаются "c1" и "a1" соответственно.

Феномен P1 может быть переформулирован как запрет на следующего сценария:

(2.1)  w1[x]...r2[x]... (a1 и c2 в любом порядке)

Словесное определение феномена P1 неоднозначно. Оно в действительности не настаивает на том, чтобы T1 заканчивалась аварийным образом, а только утверждает, что если это произойдет, то может случиться что-то плохое. Некоторые люди интерпретируют P1 как:

(2.2)  w1[x]...r2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)

Если запретить P1 в варианте (2.2), то не будет допускаться любая история, в которой T1 модифицирует элемент данных x, а затем T2 читает элемент данных x до того как T1 зафиксируется или откатится. Не требуется, чтобы T1 завершалась аварийно, или чтобы T2 фиксировалась.

Определение (2.2) является намного более свободной интерпретацией P1, чем (2.1), поскольку оно запрещает все четыре возможных варианта пар фиксация-откат транзакций T1 и T2, когда в (2.1) запрещаются только две пары из четырех. Интерпретация (2.2) феномена P1 запрещает все вариантыВариант (фр.variante, от лат.varians, родительный падеж variantis — меняющий, изменяющийся) — одна из нескольких редакций какого-либо произведения (литературного, музыкального и т. п.) или официального документа; видоизменение какой-либо части произведения (разночтения отдельных слов, строк, строф, глав). последовательности выполнения, в которых что-то аномальное могло бы произойти в будущем. Мы называем интерпретацию (2.2) свободной интерпретацией P1, а (2.1) – строгой интерпретацией P1. Интерпретация (2.2) определяет феномен, который может привести к аномалии, а (2.1) определяет реальную аномалию. Обозначим их P1 и A1 соответственно. Тогда:

P1: w1[x]...r2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)
A1: w1[x]...r2[x]... ((a1 и c2) в любом порядке)

Аналогично, словесные определения феноменов P2 и P3 тоже имеют свободную и строгую интерпретации. Обозначим свободные интерпретации через P2 и P3, а строгие через A2 и A3:

P2: r1[x]...w2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)
A2: r1[x]...w2[x]...c2...r1[x]...c1
P3: r1[P]...w2[y in P]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)
A3: r1[P]...w2[y in P] ...c2...r1[P]...c1

В третьем разделе все варианты интерпретаций феноменов рассматриваются более подробно. Аргументируется необходимость выбора свободных интерпретаций. Заметим, что в словесном ANSI SQL определении феномена P3 после чтения множества элементов данных, удовлетворяющих предикату P, запрещается только вставлять данные, которые попадают в область действия этого предиката, а в определении P3, которое было приведено выше, запрещается производить любую операцию записи (вставку, обновление, удаление), влияющую на кортеж, который удовлетворяет предикату.

Далее в статье рассматривается концепцияКонцепция, или концепт, (от лат.conceptio— понимание, система)— определённый способ понимания (трактовки, восприятия) какого-либо предмета, явления или процесса; основная точка зрения на предмет; руководящая идея для их систематического освещения. многозначной истории (multi-valued history, MV-история, см. [BHG], Глава 5). Если не вдаваться в деталиДетали— ток-шоу в прямом эфире, выходившее 5 лет (2002—2007) на канале СТС. Ведущая— Тина Канделаки. К ней на передачу приходили гости, с которыми было интересно и информативно общаться на различные темы. С 2003 по 2007годы выходила программа «Детали утром», так как обычный выпуск выходил по будням ночью. От этой передачи пошли «Истории в деталях» и «Кино в деталях». В последние годы передачу вели Кирилл Серебренников и Рената Литвинова. Программа «Детали» имела экспансию в регионы. В частности на «СТС-Петербург» выходила программа «Детали» с информационным уклоном. Ведущие— Юлиан Макаров, Алексей Фалилеев, Сергей Елгазин, Анна Борисова, Александра Емельянова. Аналогичные программы выходили в Тольятти, Казани, Владивостоке., в многоверсионной системе может одновременно существовать несколько версий одного элемента данных. При каждом чтения должно быть совершенно ясно, какую версию данных следует читать. Известны попытки связать определения изолированности ANSI с многоверсионными системами, а также с более распространенными одноверсионными системами (single-version) (SV-истории) стандартного блокировочного планировщика. Тем не менее, словесные определения феноменов P1, P2 и P3 подразумевают одноверсионные истории. В следующем разделе показано, как мы их интерпретируем.

В таблице 1 приводятся четыре уровня изолированности, определенные в ANSI SQL. Каждый уровень изолированности характеризуется соответствующим феноменом, который не должен быть свойственен поведению транзакций на данном уровне (в строгой или свободной интерпретации). Однако сериализуемый уровень изолированности в ANSI SQL не определяется только в терминах феноменов. В подразделе 4.28 "SQL-транзакции" [ANSI] отмечается, что на уровне изолированности SERIALIZABLE должно обеспечиваться поведение, которое "общеизвестно как полностью сериализуемое выполнение". Анализируя верхнюю часть таблицы и принимая во внимание эту оговорку, обычно приходят к распространенному заблуждению, что запрет всех трех феноменов приведет к сериализуемости. Истории, исключающие три указанных феномена, в таблице 1 называются аномально сериализуемыми (ANOMALY SERIALIZABLE).

ТаблицаТаблица (из лат.tabula «доска»)— способ передачи содержания, заключающийся в организации структуры данных, в которой отдельные элементы помещены в ячейки, каждой из которых сопоставлена пара значений— номер строки и номер колонки. Таким образом, устанавливается смысловая связь между элементами, принадлежащими одному столбцу или одной строке. 1. Уровни изоляции ANSI SQL в терминах трех исходных феноменов

Уровень изолированности	Р1 (или А1) грязное чтение (Dirty Read)	Р2 (или А2) размытое чтение (Fuzzy Read)	Р3 (или А3) фантом (Phantom)
ANSI НЕЗАФИКСИРОВАННОЕ ЧТЕНИЕ (ANSI READ UNCOMMITTED)	возможно	возможно	возможен
ANSI НЕЗАФИКСИРОВАННОЕ ЧТЕНИЕ (ANSI READ UNCOMMITTED)	невозможно	возможно	возможно
ANSI ПОВТОРИМОЕ ЧТЕНИЕ (ANSI REPEATABLE READ)	невозможно	невозможно	возможен
АНОМАЛЬНАЯ СЕРИАЛИЗУЕМОСТЬ (ANOMALY SERIALIZABLE)	невозможно	невозможно	невозможен

Свободные интерпретации феноменов встречаются в большем количестве историй, чем строгие интерпретации. Так как уровни изолированности определяются запрещенными феноменами, то из того факта, что в третьем разделе мы выступаем в пользу их свободных интерпретаций, следует, что мы агитируем за более ограничительные уровни изолированности (в которые не допускается большее количество историй). В третьем разделе показано, что даже если мы берем свободные интерпретации P1, P2 и P3 и запрещаем эти феномены, то мы все равно не получим истинной сериализуемости.

Было бы проще оотказаться в [ANSI] от P3 и использовать для определения ANSI0-сериализуемости подраздел 4.28. В таблице 1 представлен только промежуточный результат, окончательный результат будет представлен в таблице 3.

2.3. МеханизмМеханизм (греч. mechan— машина)— это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно— деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения. блокировок

В большинстве SQL-продуктов изолированность реализована на основе механизма блокировок. Поэтому полезно описать уровни изолированности ANSI SQL в терминах блокировок, хотя при этом возникают некоторые проблемы.

Выполнение транзакций происходит под управлением планировщика блокировок. Перед выполнением операции чтения или записи над отдельными элементами данных или множеством элементов данных транзакция делает запрос планировщику блокировок на установление соответствующей блокировки по чтению (Share) или записи (Exclusive). Две блокировки, запрошенные различными транзакциями на одном и том же элементе данных, конфликтуют, если хотя бы одна из них является блокировкой по записи.

Предикатная блокировка по чтению (записи) множества элементов данных, определяемого задаваемым условием <search condition>, фактически блокирует все элементы данных, удовлетворяющие этому условию. Это множество элементов данных теоретически является бесконечным, поскольку включает все элементы данных, уже присутствующие в базе данных и удовлетворяющие условию <search condition>, и также все фантомные элементы данных, которых еще нет в базе данных, но которые будут удовлетворять условию <search condition>, если попадут в нее вследствие выполнения операции вставки или модификации. В терминах SQL предикатная блокировка покрывает все присутствующие в базе данных элементы, которые удовлетворяют предикату, и любые другие элементы, которые могут быть стать удовлетворяющими этому предикату в результате выполнения операторов INSERT, UPDATE, or DELETEDELETE— в языках, подобных SQL, DML-операция удаления записей из таблицы. Критерий отбора записей для удаления определяется выражением where. В случае, если критерий отбора не определён, выполняется удаление всех записей.. Две предикатных блокировки разных транзакций конфликтуют, если хотя бы одна из них является блокировкой по записи и имеются (возможно, фантомные) элементы данных, покрываемые обеими блокировками. Блокировка элемента данных (блокировка записи (record)) – это предикативная блокировка, в которой предикат именуюет данную запись.

Транзакция обладает правильно построенными (well-formed writes) записями (чтениями), если она запрашивает блокировку по записи (чтению) каждого элемента данных или предиката перед выполнением операции записи (чтения) этого элемента данных или множества элементов данных, определяемого предикатов. Транзакция называется правильно построенной (well-formed), если правильно построены все ее операции записи и чтения. Транзакция обладает двухфазными (two-phase writes) записями (чтениями), если она не устанавливает новую блокировку по записи (чтению) на элемент данных после снятия с него блокировки по записи (чтению). Транзакция осуществляет двухфазное блокирование (two-phase locking), если она не запрашивает новeю блокировку (по записи или чтению) после снятия какой-либо блокировки.

Блокировка, запрашиваемая транзакцией, называется долговременной (long duration), если она не снимается до конца транзакции (фиксации или аварийного завершения). В противном случае блокировка называется кратковременной (short duration). На практике кратковременные блокировки обычно снимаются сразу же после завершения операции.

Если одна транзакция удерживает блокировку, а другая транзакция запрашивает установку конфликтующей блокировки, то этот запрос не удовлетворяется до тех пор, пока конфликтующая блокировка первой транзакции не будет освобождена.

Фундаментальная теорема сериализуемости гласит, что правильно построенное двухфазное блокирование гарантирует сериализуемость – каждая история, порождаемая двухфазным блокированием, эквивалентна некоторой последовательной истории. Наоборот, если транзакция не является правильно построенной или не осуществляет двухфазное блокирование, то возможны несериализуемые истории выполнения [EGLT]. Исключения составляют только вырожденные случаи.

В стремлении показать эквивалентность блокировок, зависимостей и формализмов, основанных на аномалиях, в статье [GLPT] определялись четыре степени согласованности (degrees of consistency). Определения аномалий (см. определение 1) были слишком расплывчатыми. Авторов этой статьи продолжают критиковать за этот аспект определений (см. также [GR]). Испытание временем смогли выдержать только более строгие математические определения в терминах историй, графов зависимостей и блокировок.

Таблица 2. Степени согласованности и блокировочные уровни изоляции, опреляемы в терминах блокировок

Уровень согласованности = Блокировочный уровень изолированности	Блокировки по чтению на элементах данных и предикатах (одинаковы, если нет замечаний)	Блокировки по записи на элементах данных и предикатах (везде одинаковы)
Степень 0	Ничего не требуется	Правильно построенные записи
Степень 1 = блокировочное чтение незафиксированных данных (Locking READ UNCOMMllTED)	Ничего не требуется	Правильно построенные записи Долговременные блокировки по записи
Степень 2 = Блокировочное чтение зафиксированных данных (Locking READ COMMITTED)	Правильно построенные чтения Кратковременные блокировки по чтению (в обоих случаях)	Правильно построенные записи Долговременные блокировки по записи
Устойчивость курсора (см. разд. 4.1) (Cursor Stability)	Правильно построенные чтения Блокировка по чтению удерживается на текущем элементе курсора Кратковременные предикатные блокировки по чтению	Правильно построенные записи Долговременные блокировки по записи
Блокировочное повторимое чтение (Locking REPEATABLE READ)	Правильно построенные чтения Долговременные блокировки по чтению на элементах данных Кратковременные предикатные блокировки по чтению	Правильно построенные записи Долговременные блокировки по записи
Степень 3 = Блокировочная сериализуемость (Locking SERIALIZABLE)	Правильно построенные чтения Долговременные блокировки по чтению (в обоих случаях)	Правильно построенные записи Долговременные блокировки по записи

Во таблице 2 определяется несколько типов изолированности в следующих терминах: области действия блокировок (элементы или предикаты), режимы (по чтению или по записи) и продолжительность (кратковременные или долговременные). Мы полагаем, что блокировочные уровни изолированности, называемые блокировочным чтением незафиксированных данных (Locking READ UNCOMMITTED), блокировочным чтением зафиксированных данных (Locking READ COMMITTED), блокировочным повторимым чтением (Locking REPEATABLE READ) и блокировочной сериализуемостью (Locking SERIALIZABLE), подразумевались в определениях уровней изолированности ANSI SQL, но, как демонстрируется позже в этой статье, они существенно отличаются от тех, которые перечислены в таблице 1. Следовательно, необходимо различать уровни изолированности, определяемые в терминах блокировок, и уровни изолированности ANSI SQL, определяемые с помощью феноменов. Поэтому названия уровней изолированности в таблице 2 имеют префикс "Блокировочные", а в таблице 1 – "ANSI".

В [GLPT] определяется согласованность Степени 0, на которой разрешаются грязное чтение и запись (Dirty Reads and Writes). Требуется только атомарность операций. Степени 1, 2 и 3 аналогичны Locking READ UNCOMMITTED, Locking READ COMMITTED и Locking SERIALIZABLE соответственно. Ни одна степень согласованности не соответствует уровню изолированности Locking REPEATABLE READ.

Дейт и IBM [DAT, DB2] поначалу использовали термин "повторимые чтения" (Repeatable Reads) для обозначения сериализуемости или блокировочной сериализуемости. Этот термин кажется более понятным, чем термин "третья степень изолированности" [GLPT], хотя по значению они идентичны. ЗначениеЗначение— ассоциативная связь между знаком и предметом обозначения. термина ANSI SQL REPEATABLE READ отличается от значения оригинального определения, данного Дэйтом, и мы полагаем, что принятая в ANSI SQL терминология является неудачной. Поскольку аномалия P3 специальным образом не исключается на уровне изолированности ANSI SQL REPEATABLE READ, из определения P3 ясно, что чтения НЕ являются повторимыми! В таблице 2 мы продолжаем неправильно использовать этот термин в Locking REPEATABLE READ, чтобы соответствовать определению ANSI. Аналогично, Дейт ввел термин "устойчивость курсора" (Cursor Stability) как более понятное название для второй степени изолированности с дополнительной защитой от потерянных изменений через курсор, как объясняется ниже в подразделе 4.1 ниже.

Определение. Уровень изолированности L1 слабее (weaker) уровня изолированности L2 (или L2 сильнее (stronger), чем L1; обозначим это как L1 << L2), если все несериализуемые истории, удовлетворяющие критериям уровня L2, также удовлетворяют критериям уровня L1, и существует хотя бы одна несериализуемая история, возможная на уровне L1 и невозможная на уровне L2. Два уровня изолированности L1 и L2 эквивалентны (equivalent), что обозначается как L1 == L2, если множества допустимых несериализуемых историй на уровнях L1 и L2 идентичны. L1 не сильнее (no stronger), L2, что обозначается как L1 << L2, если L1 << L2 или L1 == L2. Два уровня изолированности несравнимы (incomparable), что обозначается как L1 >><< L2, когда каждый уровень изолированности допускает несериализуемую историю, недопустимую на другом уровне.

Сравнивая уровни изолированности, мы различаем их только по несериализуемым историям, которые могут произойти на одном уровне и невозможны на другом. Два уровня изолированности могут также различаться по тем сериализуемым историям, которые они допускают, но мы считаем, что Locking SERIALIZABLE == Serializable, хотя хорошо известно, что блокировочный планировщик не допускает все возможные сериализуемые истории. Возможно, такие уровни изолированности несколько непрактичны, поскольку не допускают слишком много сериализуемых историй, но мы здесь этот вопрос не рассматриваем.

Эти определения приводят к слудующему замечанию.

Замечание 1.

   Locking READ UNCOMMITTED
    << Locking READ COMMITTED 
     << Locking REPEATABLE READ 
      << Locking SERIALIZABLE

В следующем разделе мы сравним определения ANSI с блокировочными определениями.

3. АнализАнализ (др.-греч. — разложение, расчленение)— операция мысленного или реального расчленения целого (вещи, свойства, процесса или отношения между предметами) на составные части, выполняемая в процессе познания или предметно-практической деятельности человека. уровней изолированности ANSI SQL

Сначала сделаемСделаем! (англ.Let's do it!)— глобальная акция по очистке Эстонии от мусора в 2008 году, породившая мировое движение под общей целью. позитивное замечание с том, что блокировочные уровни изолированности соответствуют требованиям ANSI SQL.

Замечание 2. Блокировочные протоколы во таблице 2 определяют блокировочные уровни изолированности, которые, как минимумМинимум— это наименьшее возможное количество чего-либо в данном контексте., сильны настолько же, как и соответствующие основанные на феноменах уровни изолированности в таблице 1. Доказательство этого утверждения приводится в [OOBBGH].

Поэтому блокировочные уровни изолированности обеспечивают, по крайней мере, не меньшую изоляцию, чем одноименные ANSI-уровни. Могут ли они обеспечивать большую изоляцию? Ответ – да, даже на самом нижнем уровне. Чтобы избежать феномена, который мы называем "грязной записью" (Dirty Write), на Locking READ UNCOMMITTED обеспечивается долговременная блокировка по записи, тогда как в определениях ANSI SQL, основанных на аномалиях, такое аномальное поведение не исключается на всех уровнях, кроме ANSI SERIALIZABLE. "Грязное чтение" определяется следующим образом.

P0 (Грязная Запись): Транзакция T1 модифицирует некоторый элемент данных. После этого другая транзакция T2 тоже модифицирует этот элемент данных перед тем, как T1 выполнит COMMITT или ROLLBACK. Если T1 или T2 после этого выполнит ROLLBACK, то становится непонятным, каким должно быть корректное значение данных. Свободной интерпретацией этого является следующая история:

P0: w1[x]...w2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)

Одной из причин, по которым феномена грязной записи следует избегать, является то, что он может нарушить согласованность базы данных. Предположим, что существует ограничение на значения элементов данных x и y (например x = y). Обе транзакции, и T1, и T2, поддерживают согласованность, если выполняются порознь. Однако ограничение легко может быть нарушено, если транзакции параллельно производят операции записи в x и y в разном порядке. Это может произойти, если не допускаются грязные записи. Например, если возможна история

w1[x]...w2[x]...w2[y]...c2...w1[y]...c1

то "выживут" изменения, сделанные T1 в y, и изменения, сделанные T2 в x. Если T1 записывает в оба элемента x и y 1, а T2 – 2, то результатом будет x = 2, y = 1, что нарушает ограничение x=y.

В [GLPT, BHG] и других работах рассматривается необходимость защиты от феномена P0 для возможности автоматического отката транзакций. Без защиты от P0 система не может аннулировать изменения, просто восстановив предыдущие значения. Рассмотрим историю:

w1[x]w2[x]a1

Аннулирование w1[x] и восстановление предыдущего значения x не являются удовлетворительными, потому что в результате такого восстановления уничтожится и изменение x w2[x], сделанное второй транзакцией. На если не аннулировать w1[x] путем восстанавления предыдущего значения x, и вторая транзакция тоже выполнит откат, то нельзя будет аннулировать изменение w2[x] путем восстановления его предыдущего значения x! Именно поэтому даже самые слабые блокировочные системы удерживают долговременную блокировку по записи. В противном случае не смогли бы работать их механизмыМеханизм (греч. mechan— машина)— это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно— деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения. восстановления.

Замечание 3. Изолированность в ANSI SQL должна быть изменена таким образом, чтобы исключить P0 на всех уровнях изолированности.

Теперь мы приведем доводы в пользу того, почему требуются именно свободные интерпретации всех трех ANSI-феноменов. Напомним, что строгие интерпретации выглядят следующим образом:

A1: w1[x]...r2[x]... ((a1 и c2) в любом порядке) (грязное чтение)

A2: r1[x]...w2[x]...c2...r1[x]...c1 (размытое или неповторимое чтение)

A3: r1[P]...w2[y in P] ...c2...r1[P]...c1 (фантом)

Согласно таблице 1, на уровне изолированности READ COMMITTED запрещаются аномалии A1, на уровне REPEATABLE READ – аномалии A1 и A2, и на уровне SERIALIZABLE – аномалии A1, и A2, и A3. Рассмотрим историю H1, в которой две транзакции производят перевод 40 долларов между строками x и y в банковском балансе:

H1: r1[x=50] w1[x=10] r2[x=10] r2[y=50] c2 r1[y=50] w1[y=90] c1

История H1 демонстрирует несериализуемую, классическую проблему анализа несогласованности (inconsistent analysis), когда транзакция T1 переводит 40 долларов с x на y, сохраняя размер общей суммы балансБаланс (фр.balance, буквально — весы, от лат.bilanx — имеющий две весовые чаши).а, равный 100, но транзакция T2 производит чтение в тот момент, когда баланс находится в несогласованном состоянии при общей сумме равной 60. История H1 не подходит ни под одну из аномалий A1, A2 и A3. В случае A1 одна из транзакций должна была бы завершиться аварийно; для A2 элемент данных должен был бы быть прочитан одной из транзакцией повторно; в случае A3 должна была бы измениться область истинности соответствующего предиката. Ни что из этого не происходит в H1. Рассмотрим свободную интерпретацию A1, феномен P1:

P1: w1[x]...r2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)

H1 действительно нарушает P1. Поэтому для того, что подразумевалось в стандарте ANSI SQL, следует выбирать интерпретацию P1, а не A1. Именно свободная интерпретация является корректной.

Аналогичные доводы показывают, что для интерпретации второго ANSI-феномена следует выбирать интерпретацию P2, а не A2. Различия между A2 и P2 видны на примере следующей истории:

H2: r1[x=50] r2[x=50] w2[x=10] r2[y=50] w2[y=90] c2 r1[y=90] c1

H2 является несериализуемой – это еще одна проблемаПроблема (др.-греч. ) — положение, причинность, условие, вопрос, объект, который создаёт затруднение, побуждает к действию и связан с избыточностью или недостатком чего либо для сознания субъекта,например: процессора (движителя, калькулятора, компьютера,специалиста), знаний, ресурсов, регламента (упорядоченности, алгоритма, программы) и побуждает к действию или ограничивает его и соответственно неразрешён или нежелателен. В природе, вне деятельности человека, проблемы находят естественное разрешение и в последовательности движения форм материи есть этап в наблюдениях формализуемый человеком. Отличие природного процесса, разрешение проблемы как результат законов природы. Сущность проблемы для человека такова, что требует анализа, оценки, формирования идеи, концепции для поиска ответа (решение проблемы) с проверкой и подтверждением опытом. В природе это: Вода течёт вниз. Ветер качает деревья. Вода камень точит. и др., что естественно и непротиворечиво. ПРОБЛЕМОЙ преимущественно называется вопрос, не имеющий однозначного решения (степень неопределённости). Неопределённостью проблема отличается от задачи. Совокупность возможных вопросов взаимосвязанных объектом рассмотрения называется проблематикой. анализа несогласованности, где T2 видит общий баланс, равный 140. В этой истории ни одна транзакция не читает грязные (т.е. незафиксированные) данные. Таким образом, история не противоречит P1. Кроме того ни один элемент данных не читается дважды и нет изменяющейся области истинности соответствующего предиката. Проблема с H2 состоит в том, что T1 читает значение y, когда значение x уже устарело. Если бы T1 прочитала значение x снова, то оно бы обновилось, но она этого не делает, и A2 к этому случаю не подходит. Заменяя A2 на P2, т.е. свободную интерпретацию, мы решаем эту проблему:

P2: r1[x]...w2[x]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)

H2 будет отвегнута при попытке второй транзакцииТранзакция (англ.transaction)— в информатике, группа последовательных операций, которая представляет собой логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена либо целиком и успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создаётся история транзакций. (w2[x=10]) перезаписать значение переменной, прочитанной до этого первой транзакцией r1[x=50]. И наконец, рассмотрим A3 и историю H3:

A3: r1[P]...w2[y in P] ...c2...r1[P]...c1 (фантом)

H3: r1[P] w2[insert y to P] r2[z] w2[z] c2 r1[z] c1

T1 осуществляет поиск по условию P=<

> для получения списка служащих. После этого T2 производит вставку нового служащего и потом обновляет z – счетчик служащих в компанииЮридическое лицо— созданная и зарегистрированная в установленном законом порядке организация, которая имеет в собственности, хозяйственном ведении или оперативном управлении обособленное имущество и отвечает по своим обязательствам этим имуществом, может от своего имени приобретать и осуществлять имущественные и личные неимущественные права, нести обязанности, быть истцом и ответчиком в суде. Юридические лица должны иметь самостоятельный баланс или смету.. Затем T1 читает значение счетчика служащих, проверяет и находит рассогласование. Ясно, что эта история несериализуема, но она допустима, поскольку не подходит под A3: никакой предикатПредикат (лат.praedicatum— заявленное, упомянутое, сказанное)— любое математическое высказывание, в котором есть, по меньшей мере, одна переменная. Предикат является основным объектом изучения логики первого порядка. не применяется дважды. Снова только свободная интерпретация решает проблему:

P3: r1[P]...w2[y in P]... ((c1 или a1) и (c2 или a2) в любом порядке)

Если запретить P3, то история H3 станет недопустимой. Ясно, что именно это подразумевалось в стандарте ANSI SQL. Дальнейшее обсуждение направлена на то, чтобы продемонстрировать полученные результаты.

Замечание 4. Строгие интерпретации A1, A2 и A3 имеют непредусмотренные недостатки. Правильными являются свободные интерпретации. Определяя P1, P2 и P3, мы полагаем, что в ANSI имелось в виду именно это.

Замечание 5. Множество феноменов ANSI SQL неполно. Может возникнуть ряд других аномалий. Чтобы сделать определение блокировок, необходимо определить новые феномены. Кроме того, необходимо переформулировать определение P3. В следующих определениях мы опускаем (c2 или a2), что не ограничивает возможные истории.

P0: w1[x]...w2[x]... (c1 или a1) (Dirty Write, грязная запись)

P1: w1[x]...r2[x]... (c1 или a1) (Dirty Read, грязное чтение)

P2: r1[x]...w2[x]... (c1 или a1) (Fuzzy or Non-Repeatable Read, размытое или неповторимое чтение)

P3: r1[P]...w2[y in P]... (c1 или a1) (Phantom, фантом)

Заметим, что определение P3, приведенное выше, отличается от определения P3 в ANSI SQL. Определение P3 в ANSI SQL запрещает только операции вставки (и модификации в соответствии с некоторыми интерпретациями), попадающие под область действия предиката, когда определение P3, приведенное выше, запрещает любую операцию записи (вставки, модификации, удаления), попадающую под предикат, по которому была произведена операция чтения.

Определения предложенных ANSI уровней изолированности в терминах этих феноменов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Уровни изолированности ANSI, определенные в терминах четырех феноменов

Уровень изолированности	Р0 грязная запись (Dirty Write)	Р1 грязное чтение (Dirty Read)	Р2 размытое чтение (Fuzzy Read)	Р3 фантом (Phantom)
ЧТЕНИЕ НЕЗАФИКСИРОВАННЫХ ДАННЫХ (READ UNCOMMITTED)	невозможен	возможен	возможен	возможен
ЧТЕНИЕ ЗАФИКСИРОВАННЫХ ДАННЫХ (READ COMMITTED)	невозможен	невозможен	возможен	возможен
ПОВТОРИМОЕ ЧТЕНИЕ (REPEATABLE READ)	невозможен	невозможен	невозможен	возможен
СЕРИАЛИЗУЕМОСТЬ (SERIALIZABLE)	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен

В одноверсионных историях оказывается, что феномены P0, P1, P2 и P3 являются замаскированными версиями блокировок. Например, запрещая P0, мы устраняем возможность записи второй транзакцией элемента, до этого записанного первой транзакцией. Это эквивалентно долговременной блокировке по записи на элементах данных или предикате. Следовательно, грязная запись невозможна на всех уровнях. Подобно этому, запрет P1 эквивалентен наличию правильно построенного чтения элементов данных. Запрещет P2 означает долговременную блокировку элементов данных по чтению. И наконец, запрет P3 эквивалентен долговременной предикатной блокировке по чтению. Таким образом, уровни изолированности, определенные в таблице 3 с помощью этих феноменов, обеспечивают то же поведение, что и блокировочные уровни изолированности, определенные в таблице 2.

Замечание 6. Определения блокировочных уровней изолированности в таблице 2 эквивалентны феноменологическим определениям в таблице 3. Другими словами, P0, P1, P2 и P3 являются замаскированнымии определениями блокировочного поведения.

В дальнейшем мы будем ссылаться на уровни изолированности, перечисленные в таблице 3, по их именам из этой таблицы, подразумевая их эквивалентность блокировочным уровням изолированности из таблицы 2. Когда мы будем употребляем термины ANSI READ UNCOMMITTED, ANSI READ COMMITTED, ANSI REPEATABLE READ и ANOMALY SERIALIZABLE, будут иметься в виду определения ANSI из таблицы 1 (недостаточной, т.к. она не включает P0)

В следующем разделе показывается, что в ряде коммерческих реализаций изолированности обеспечиваются уровни изолированности, которые попадают между уровнями READ COMMITTED и REPEATABLE READ. Для получения осмысленных уровней изолированности, которые позволили бы четко различить эти реализации, мы примем P0 и P1 в качестве базиса, а затем добавим новые зарактерные феномены.

4. Другие типы изолированности

4.1. УстойчивостьУстойчивость— способность системы сохранять текущее состояние при наличии внешних воздействий. курсора

Тип изолированности "устойчивостьУстойчивость— способность системы сохранять текущее состояние при наличии внешних воздействий. курсора" (Cursor Stability) вводится для того, чтобы предотвратить феномен потерянных изменений (Lost Update).

P4 (потерянные изменения, Lost Update): АномалияАномалия от греч. — отклонение от нормы, от общей закономерности, неправильность. потерянных изменений происходит в том случае, когда транзакция T1 читает элемент данных, после чего T2 изменяет этот элемент (на основе его предыдущего чтения), а затем T1 (основываясь на ранее прочитанном ею значении) модифицирует тот же элемент данных и фиксируется. В терминах историй это будет выглядеть следующим образом:

P4: r1[x]...w2[x]...w1[x]...c1 (Lost Update)

Как иллюстрируется в истории H4, проблема заключается в том, что даже если транзакция T2 зафиксируется, ее изменения будут потеряны.

H4: r1[x=100] r2[x=100] w2[x=120] c2 w1[x=130] c1

В конечном значении элемента x отражается только приращение 30, добавленное транзакцией T1. Феномен P4 возможен на уровне изолированности READ COMMITTED, поскольку история H4 допустима, если запрещены феномен P0 (фиксация транзакции, осуществляющей первую запись, происходит до второй записи) и P1 (в котором требуется чтение после записи). Однако запрет феномена P2 устранит и P4, поскольку w2[x] происходит после r1[x] и перед фиксацией или откатом T1. Поэтому аномалия P4 полезна для различия промежуточных уровней изолированности между уровнями READ COMMITED и REPEATABLE READ.

Уровень изолированности Cursor Stability расширяет блокировочное поведение уровня READ COMMITED для SQL-курсоров, добавляя новую операцию чтения (Fetch) по курсору rc (означает read cursor, т.е. чтение по курсору) и требуя, чтобы блокировка устанавливалась на текущем элементе курсора. Блокировка удерживается до тех пор, пока курсор не будет перемещен (пока не изменитьтся его текущий элемент) или закрыт, возможно, операцией фиксации. Естественно, транзакция, читающая по курсору, может изменить текущую строку (wc – запись по курсору), и в этом случае блокировка по записи этой строки будет сохраняться до тех пор, пока транзакция не зафиксируется, даже после передвижения курсора с последующей выборкой следующей строкиСтроки (укр. Строки) — село в Теофипольском районе Хмельницкой области Украины.. Между rc1[x] и последующей wc1[x] не может вклиниться w2[x]. Следовательно, в этом случае предотвращается феномен P4, переименованный ниже в P4C

P4C: rc1[x]...w2[x]...wc1[x]...c1 (Lost Update) (потерянные изменения)

Замечание 7. READ COMMITTED << Cursor Stability << REPEATABLE READ

Режим Cursor Stability широко применяется в SQL-ориентированных системах для предотвращения потери изменений строк, читаемых через курсор. В некоторых системах режим READ COMMITTED в действительности является более сильным, чем Cursor Stability. Стандарт ANSI это допускает.

Техника установки курсора на элемент данных для сохранения его значения неизменным может использоваться для нескольких элементов за счет применения нескольких курсоров. Таким образом, программисты могут использовать режим CursorКурсор— ссылка на контекстную область памяти. В некоторых реализациях информационно-логического языка SQL (Oracle, Microsoft SQL Server)— получаемый при выполнении запроса результирующий набор и связанный с ним указатель текущей записи. Stability для обеспечения изоляции Locking REPEATABLE READ для любых транзакций, оперирующих с небольшим, фиксированным числом элементов данных. Однако этот метод неудобен и совсем не универсален. Поэтому всегда существуют истории, соответствующие феномену P4 (и, конечно, более общему P2) и не устранимые на уровне Cursor Stability.

4.2. Изолированность на основе моментальных снимков

Транзакция, выполняемая на уровне изолированности на основе моментальных снимков (Snapshot Isolation), всегда читает данные из моментального снимка (зафиксированных) данных, произведенного в момент начала транзакции, который называется стартовой временной меткой (Start-Timestamp). В качестве этого момента может быть выбран любой момент до выполнения этой транзакцией первого чтения. Транзакции, выполняемая на уровне Snapshot Isolation, никогда не блокируется при попытке произвести чтение до тех пор, пока можно поддерживать данные моментального снимка, соответствующего стартовой временной метке. В этом моментальном снимке также отражаются результаты всех операций записи (модификацияМод (сокр. от «модификация») — модификация или дополнение к компьютерной игре, написанное, как правило, сторонними разработчиками или любителями с помощью SDK, прилагающегося к игре или специальных, разработанных для модифицирования игр любительских программ. В отличие от адд-она, при его разработке часто радикально изменяет баланс сил (в стратегических играх) или набор оружия и возможности героя (в 3D-шутерах)., вставка и удаление) данной транзакции, используемые при повторном обращении этой транзакции (по чтению или записи) к тем же элементам данных. Изменения, производимые другими транзакциями после момента стартовой временной метки, для данной транзакции являются невидимыми.

Snapshot Isolation является разновидностью многоверсионных механизмов управления параллельными транзакциями (multiversion concurrency controlCtrl (сокращение от Control, произносится /kntrl/)— системная кнопка (клавиша) на компьютерной клавиатуре.). Он расширяет многоверсионный смешанный метод (Multiversion Mixed Method), описанный в [BHG], в котором допускается чтение данных из моментального снимка для только читающих транзакций.

Когда транзакция T1 становится готовой к фиксации, она получает временную метку фиксации (Commit-Timestamp), которая должна быть больше любой существующей Start-Timestamp и Commit-Timestamp. Транзакции T1 успешно фиксируется только в том случае, если ни одна другая транзакция T2 c Commit-Timestamp, попадающей в интервал [Start-Timestamp, Commit-Timestamp] транзакции T1, не записала в те же элементы данных, что и T1. В противном случае T1 завершается аварийно. Этот метод, называемый "Выигрывает первая зафиксированная транзакция" (First-committer-wins), устраняет потерянные«Остаться в живых» (англ.Lost— букв. рус. Пропавшие/Потерянные)— культовый американский телесериал в жанре робинзонады, лауреат премий «Эмми» и «Золотой глобус». В центре сюжета— история пассажиров рейса 815 компании Oceanic Airlines, летевших из Сиднея, Австралия в Лос-Анджелес, США, потерпевших катастрофу и оказавшихся на полном загадок и тайн тропическом острове где-то в Океании. Каждая серия содержит как основную сюжетную линию на острове, так и второстепенную, рассказывающую о ключевом персонаже серии в другой момент жизни (в первых трёх сезонах— из прошлого, в четвёртом— из прошлого и будущего). Серии пятого сезона также содержат две сюжетные линии, первая из которых развивается на острове непосредственно после событий четвёртого сезона, а вторая— спустя три года в США. Сериал был создан Дж. Дж. Абрамсом, Деймоном Линделофом и Джеффри Либером и снимался главным образом на острове Оаху, Гавайи. Пилотная серия была показана на канале ABC 22 сентября 2004 года и собрала у экранов почти 19 миллионов человек. С тех пор было показано шесть сезонов. Исполнительными продюсерами сериала являлись Абрамс, Линделоф, Карлтон Кьюз, Брайан Бёрк, Джек Бендер и другие. Композитором был Майкл Джаккино. Из-за большого актёрского ансамбля и стоимости съёмок на Гавайях сериал является одним из самых дорогих на телевидении. Успешный и среди критиков, и среди публики, «Остаться в живых» собирал среднюю аудиторию в 16 миллионов человек во время показа первого сезона в США. Он завоевал множество наград, включая «Эмми» за лучший драматический сериал в 2005 году, приз за лучший американский сериал Британской академии телевизионных наград в 2005, «Золотой глобус» как лучшая драма в 2006 и награду Гильдии актёров за выдающийся актёрский ансамбль в драматическом сериале. изменения (феномен P4). Когда транзакция T1 фиксируется, ее изменения становятся видны всем транзакциям, у которых Start-Timestamp больше, чем Commit-Timestamp транзакции T1.

Snapshot Isolation является многоверсионным (multi-version, MV) методом. Он мотивируется тем, что одноверсионные (single-version, SV) истории не могут должным образом отображать временные последовательности операций. В любое время для каждого элемента данных может иметься несколько версий, созданных активными или зафиксированными транзакциями. Для операций чтения, выполняемых транзакциями, должна выбираться подходящая версия. Рассмотрим историю H1, приведенную в разд. 3, которая показывает потребностьПотребность, нужда— внутреннее состояние психологического или функционального ощущения недостаточности чего-либо и проявляются в зависимости от ситуационных факторов. в P1 при одноверсионном выполнении. При применении Snapshot Isolation та же последовательность операций привела бы к многоверсионной истории:

H1.SI: r1[x0=50] w1[x1=10] r2[x0=50] r2[y0=50] c2 r1[y0=50] w1[y1=90] c1

Но в H1.SI имеются потоки данных сериализуемого выполнения. В [OOBBGM] мы показываем, что все истории с уровня Snapshot Isolation могут быть отображены о одноверсионные истории с сохранением зависимостей потоков данных (говорят, что MV-истории эквивалентны по представлениям (View Equivalent) SV-историям; этот подход описывается в [BHG], Глава 5). Например, MV-история H1.SI может быть отображена в сериализуемую SV-историю.

H1.SI.SV: r1[x=50] r1[y=50] r2[x=50] r2[y=50] c2 w1[x=10] w1[y=90] c1

ОтображениеФункция— математическое понятие, отражающее связь между элементами множеств. Можно сказать, что функция это «закон», по которому каждому элементу одного множества (называемому областью определения) ставится в соответствие некоторый элемент другого множества (называемого областью значений). MV-историй в SV-истории является единственным строгим критерием, требуемым для помещения Snapshot Isolation в иерархию изолированности.

Snapshot Isolation не является сериализуемой, потому что чтения транзакции происходят в один момент времени, а записи – в другой. Для примераПримера Дивизион (исп.Primera Divisin) профессиональной футбольной лиги Испании (исп.Liga de Ftbol Profesional, LFP), известный также как Примера и Ла Лига (исп.La Liga), является профессиональным футбольным турниром клубов высшего уровня в системе футбольных лиг Испании. Ла Лига считается одной из лучших футбольных лиг в мире. рассмотрим следующую одноверсионную историю:

H5: r1[x=50] r1[y=50] r2[x=50] r2[y=50] w1[y=-40] w2[x=-40] c1 c2

H5 не является сериализуемой и имеет такие же межтранзакционные потоки данных, которые могут возникнуть на уровне Snapshot Isolation (нет выбора версии, читаемой транзакциями). Предполагается, что обе транзакции, записывающие новые значения x и y, поддерживают то ограничение, что сумма x + y всегда должна быть положительна. При полной изолированности обе транзакции поддерживают это ограничение, а в истории H5 нарушают его.

Нарушение ограничения (constrant violation) является типичным и важным типом аномалий, возникающих при параллельном выполнении транзакций. Индивидуальные базы данных удовлетворяют ограничениям, задаваемым на множествах элементов данных (например уникальность ключей, целостность ссылок, репликация строк в двух таблицах и т.д.). Все вместе они образуют неизменяемый ограничительный предикат базы данных C(DB). ПредикатПредикат (лат.praedicatum— заявленное, упомянутое, сказанное)— любое математическое высказывание, в котором есть, по меньшей мере, одна переменная. Предикат является основным объектом изучения логики первого порядка. принимает значение True, если состояние базы данных DB согласуется с ограничениями False в противном случае. Для поддержки согласованности базы данных транзакции должны сохранять истинность ограничительного предиката: если база данных является согласованным до начала транзакции, то она останется согласованной и после ее фиксации. Если транзакция читает содержимое базы данных, нарушающее ограничительный предикат, то она испытывает аномалию нарушения ограничения из-за наличия параллельно выполняемой транзакции. Подобные нарушения ограничений называются анализом несогласованности (inconsistent analysis) [DAT].

A5 (Нарушение ограничения на элементах данных). Предположим, что C() – ограничение между двумя элементами данных x и y из базы данных. Ниже приводятся две аномалии, возникающие при нарушении ограничения.

A5A (Искажение чтения, Read Skew). Предположим, что транзакция T1 читает x, а затем другая транзакция T2 изменяет значения x и y и фиксируется. Если теперь T1 прочитает значение y, она может обнаружить несогласованное состояние, и поэтому она произведет тоже несогласованное состояние. В терминах историй мы имеем аномалию:

A5A: r1[x]...w2[x]...w2[y]... c2...r1[y]...(c1 или a1) (искажениеДисторшн (англ.distortion— искажение)— звуковой эффект, достигаемый искажением сигнала путём его «жёсткого» ограничения по амплитуде, или устройство, обеспечивающее такой эффект. Наиболее часто применяется в музыкальных жанрах хард-рок, металл и панк-рок в сочетании с электрогитарой. Иногда этим термином обозначают группу однотипных звуковых эффектов (овердрайв, фузз и прочие), реализующих нелинейное искажение сигнала. Их также называют эффектами «перегруза», а соответствующие устройства— «искажателями». чтения, Read Skew)

A5B (Искажение записи, Write Skew). Предположим, что транзакция T1 читает x и y, которые согласованы в соответствии с предикатом C(), а затем другая транзакция T2 читает значения x и y, записывает x и фиксируется. После этого T1 записывает y. Если на x и y было какое-нибудь ограничение, то оно может нарушиться. В терминах историй:

A5B: r1[x]...r2[y]...w1[y]... w2[x]...(c1 или c2) (искажение записи, Write Skew)

Феномен размытого чтения (P2) является частным случаем искажения чтения, где x=y. Более часто в транзакции читаются два разных, но взаимозависимых элемента (например, поддерживается целостность ссылок). ИскажениеДисторшн (англ.distortion— искажение)— звуковой эффект, достигаемый искажением сигнала путём его «жёсткого» ограничения по амплитуде, или устройство, обеспечивающее такой эффект. Наиболее часто применяется в музыкальных жанрах хард-рок, металл и панк-рок в сочетании с электрогитарой. Иногда этим термином обозначают группу однотипных звуковых эффектов (овердрайв, фузз и прочие), реализующих нелинейное искажение сигнала. Их также называют эффектами «перегруза», а соответствующие устройства— «искажателями». записи (Write Skew) (A5B) может возникнуть при наличии ограничения в банке, когда балансам счетов разрешается быть отрицательными, пока сумма совместно поддерживаемых балансов остается положительной. Это приводит к такой аномалии, как в истории H5.

Понятно, что ни аномалия A5A, ни A5B не могла бы возникнуть в историях с исключенным феноменом P2, поскольку в обоих случаях транзакция T2записывает элемент данных, предварительно прочитанный незафиксированной транзакцией T1. Поэтому феномены A5A и A5B полезны только для классификации уровней изолированности, более слабых, чем REPEATABLE READ.

В ANSI SQL определение уровня REPEATABLE READ в строгой интерпретации позволяет поддерживать частные случаи ограничений на строках, но в нем отсутствует общая концепция. Более конкретно, Locking REPEATABLE READ из таблицы 2 обеспечивает защиту от нарушения ограничений на строках (row constraint violations), а определение ANSI SQL из таблицы 1, запрещая аномалии A1 и A2, – нет.

Возвращаясь к обсуждению уровня изолированности Snapshot Isolation, следует заметить, что он поразительно силен, даже сильнее, чем READ COMMITTED.

Замечание 8. READ COMMITTED << Snapshot Isolation

Доказательство. На уровне Snapshot Isolation механизм "выигрывает первая зафиксированная транзакция" устраняет феномен P0 (грязная запись), а механизм временных меток не допускает возникновение феномена P1 (грязное чтение). Отсюда следует, что Snapshot Isolation не слабее, чем READ COMMITTED. Кроме того, на уровне READ COMMITTED возможен феномен A5A, но он невозможен при использовании механизма временных меток на уровне Snapshot Isolation. Следовательно, READ COMMITTED << Snapshot Isolation.

Заметим, что в одноверсионной интерпретации сложно описать, как в историях на уровне Snapshot Isolation можно избежать феномена P2. Аномалия A2 произойти не может, так как транзакция на уровне Snapshot Isolation будут читать одно и то же значениеЗначение— ассоциативная связь между знаком и предметом обозначения. элемента данных даже в том случае, когда в промежутках между чтениями этот элемент изменяется другой транзакцией. Очевидно, что в истории на уровне Snapshot Isolation может произойти аномалия искажение записи (A5B) (например, в истории H5), а в одноверсионной интерпретации историй запрещет феномена P2 устраняет A5B. Поэтому на уровне Snapshot Isolation допускаются истории с аномалиями, которые не допустимы на уровне REPEATABLE READ.

На уровне Snapshot Isolation невозможна аномалия A3. При повторном чтении транзакции по предикату после изменения данных другой транзакцией будет всегда выдаваться тот же самый старый набор данных. Но на уровне REPEATABLE READ аномалии вида A3 возможны. Snapshot Isolation не допускает историй с аномалией A3, но допускает истории с аномалией A5B, а у REPEATABLE READ все наоборот. Следовательно:

Замечание 9. REPEATABLE READ >><< Snapshot Isolation

Однако Snapshot Isolation не устраняет P3. Рассмотрим следующее ограничение: для множества рабочих заданий, определяемых предикатом, общая продолжительность этих заданий не должна превышать 8 часов. T1 читает по этому предикату, определяет, что общая продолжительность равна 7 часам и добавляет новое задание продолжительностью 1 час. Конкурирующая транзакция T2 делает то же самое. Поскольку обе транзакции вставляют разные элементы данных (а также разные значения ключей индексов, если таковые имеются), такой сценарий не устраняется механизмом "выигрывает первая зафиксированная транзакция" и может иметь место на уровне Snapshot Isolation. Но в любой эквивалентной последовательной истории такой сценарийСценарий— литературно-драматическое произведение, написанное как основа для постановки кино- или телефильма. Сценарий в кинематографе, как правило, напоминает пьесу и подробно описывает каждую сцену и диалоги персонажей. Иногда сценарий представляет собой адаптацию отдельного литературного произведения для кинематографа, иногда в этом случае автор романа бывает и автором сценария (сценаристом). Сценарист-это человек, который пишет сценарий к фильму. Иногда многие сценаристы заняты в написании одного и того же сценария, прежде чем режиссер выберет лучший. Необязательно автор книги становится сценаристом при ее экранизации. Эта работа обычно отдается сценаристу. привел бы к возникновению феномена P3.

Возможно«Возможно» (фр.Peut-tre)— фильм режиссёра Седрика Клапиша 1999 года., наиболее замечательно то, что на уровне Snapshot Isolation отсутствуют фантомы (в строгой интерпретации A3 определения ANSI). Каждая транзакция никогда не видит изменений, производимых параллельно выполняемыми транзакциями. Таким образом, без дополнительных ограничений в подразделе 4.28 в [ANSI] можно сформулировать следующий поразительный результат: (напомним, что в таблице 1 ANOMALY SERIALIZABLE соответствует определению ANSI SQL SERIALIZABLE)).

Замечание 10. В историях на уровне Snapshot Isolation устраняются аномалии A1, A2 и A3. Следовательно, в аномальной интерпретации ANOMALY SERIALIZABLE из таблицы 1 ANOMALY SERIALIZABLE << Snapshot Isolation.

На уровне Snapshot Isolation разрешается выполняться транзакциям с очень старыми временными метками, что позволяет им совершать путешествияПутешествие— передвижение по какой-либо территории или акватории с целью их изучения, а также с общеобразовательными, познавательными, спортивными и другими целями. во времени, вопринимая исторические аспекты базы данных, не блокируя транзакции, изменяющие базу данных, и не блокируясь такими транзакциями. Конечно, если транзакции с очень старыми временными метками, попытались бы изменять данные, уже измененные более молодыми транзакциями транзакциями, они были бы завершены аварийным образом.

Достаточно простая реализация механизма Snapshot Isolation была предложена Ридом (Reed) в [REE]. Существует несколько коммерческих реализаций таких многоверсионных баз данных. В InterBase 4 фирмы BorlandBorland Software Corporation (ранее Borland International, Inc., а также Inprise Corporation с 29 апреля 1998 по январь 2001 года, обозначение в списке NASDAQ: BORL)— компания по производству программного обеспечения, в настоящее время приобретена британской компанией Micro Focus. [THA] и сервере, лежащем в основе ExchangeMicrosoft Exchange Server— программный продукт для обмена сообщениями и совместной работы. System компании Microsoft, обеспечивается Snapshot Isolation с механизмом "Выигрывает первая зафиксированная транзакция". Этот механизм заставляет систему помнить все изменения (блокировки по записи), принадлежащие каждой транзакции, которая фиксируется после снятия стартовой временной метки каждой активной транзакции. Транзакция завершается аварийным образом, если ее изменения конфликтуют с запомненными изменениями других транзакций.

"Оптимистический" подход Snapshot Isolation к управлению параллельным выполнением транзакций имеет очевидное преимущество для только читающих транзакций, но его преимущества для изменяющих транзакций до сих пор обсуждаются. Возможно, этот метод не подходит для долговременных изменяющих данные транзакций, конкурирующих с высоко состязательными кратковременными транзакциями. Кратковременные транзакции будут фиксировать свои модификации быстрее и, следовательно, поскольку "выигрывает первая зафиксировавшаяся транзакция", долговременные транзакции, вероятнее всего, будут постоянно откатываться. (Заметим, что такой сценарий привел бы к реальной пролеме и в блокировочных реализациях, а если принять решение не использовать долговременные изменяющие транзакции, то будет применим и подход Snapshot Isolation.) Конечно, в случае, когда кратковременные транзакции конфликтуют минимально, а долговременные ndash; только читают данные, подход Snapshot Isolation должен дать хорошие результаты. В случае сильной конкуренции между транзакциями сопоставимой длины Snapshot Isolation представляет собой классический оптимистический подход. Мнения относительно его полезности расходятся.

4.3. Другие многоверсионные системыСистема (от др.-греч. — «сочетание»)— множество взаимосвязанных элементов, обособленное от среды и взаимодействующее с ней, как целое.

Существуют другие модели многоверсионности. В некоторых коммерческих продуктах поддерживаются версии объектов, но ограничивают область применения методаМетод (от греч. — «способ»)— систематизированная совокупность шагов, действий, которые необходимо предпринять, чтобы решить определенную задачу или достичь определенной цели. В отличие от области знаний или исследований, является авторским, то есть созданным конкретной персоной или группой персон, научной или практической школой. В силу своей ограниченности рамками действия и результата, методы имеют тенденцию морально устаревать, преобразовываясь в другие методы, развиваясь в соответствии с временем, достижениями технической и научной мысли, потребностями общества. Совокупность однородных методов принято называть подходом. Развитие методов является естественным следствием развития научной мысли. Snapshot Isolation только читающими транзакциями. (Например, SQL-92, Rdb и SET TRANSACTION READ ONLY в некоторых других базах данных [MS, HOB, DRA]; в PostgresPostgreSQL (произносится «Пост-Грес-Кью-Эл», в профессиональной среде коротко называется «постгрес»)— свободная объектно-реляционная система управления базами данных (СУБД). и Illustra [STO, ILL] такие версии поддерживаются долговременно (long-term), и обеспечивается возможность темпоральных запросов.) В других реализациях допускаются изменяющие транзакции, но не поддерживается защита "Выигрывает первая зафиксированная транзакция" (например, уровень изолированности READ CONSISTENCY в Oracle [ORA]).

На уровне READ CONSISTENCY в Oracle каждому SQL-оператору перед началом его выполнения дается самое свежее зафиксированное состояние базы данных. Это похоже на то, как если бы стартовая временная метка транзакции снималасьдля каждого SQL-оператора. Множество строк курсора формируется во время выполнения операции открытия курсора. Базовый механизм заново вычисляет подходящую версию строки на основе временной метки оператора. Операции вставки, модификации и удаления строк защищаются блокировками по записи, что приводит к политике "Выигрывает первая записавшая транзакция", а не к "Выигрывает первая зафиксированная транзакция". Уровень READ CONSISTENCY сильнее, чем READ COMMITTED (на нем исключается потеря изменений по курсору (P4C)), но допускает неповторимое чтение (P3), потерю изменений в общем случае (P4) и искажение чтения (A5A). Snapshot Isolation не допускает P4 и A5A.

Если пристально посмотреть на стандарт SQL, то можно сказать, что он трактует каждый оператор как атомарный. В начале каждого оператора имеется сериализуемая подтранзакция (или временная метка). Можно представить иерархию уровней изолированности, определяемых различными вариантами комбинации оператора и присоединенной к нему временной меткой. (Например, в Oracle, операция чтения по курсору имеет временнуя метку, снятую в момент открытия курсора.)

5. РезюмеРезюме (от фр.rsum-«сокращённый») или автобиография («собственное жизнеописание», от греч. -«свой» + -«жизнь» + -«писать») или curriculum vitae (лат.curriculum vitae— «течение жизни», жизнеописание, произносится курикулюм витэ, часто сокращают до CV)— документ, содержащий информацию о навыках, опыте работы, образовании и другой относящейся к делу информации, обычно требуемый при рассмотрении кандидатуры человека для найма на работу. и Выводы

Подводя итоги, можно сказать, что оригинальные определения уровней изолированности в ANSI SQL имеют серьезные недостатки (как пояснялось в разд. 3). Словесные определения противоречивы и неполны. Не исключается феномен грязной записи (P0). В Замечании 5 мы даем рекомендации по тому, как модифицировать определения уровней изолированности ANSI SQL, чтобы сделать их эквивалентными блокировочным уровням изолированности в [GLPT].

В ANSI SQL уровень изолированности REPEATABLE READ мыслился как уровень, на котором исключаются все аномалииАномалия от греч. — отклонение от нормы, от общей закономерности, неправильность., кроме фантомов. Определение, данное в терминах аномалий в таблице 1, не достигает этой цели, в отличие от блокировочного определения из таблицы 2. Выбор ANSI-термина REPEATABLE READ является вдвойне неудачным: (1) повторяемые чтения не дают повторяемых результатов; (2) в индустрии этот термин уже занят, и в некоторых продуктах повторимое чтение означает сериализуемость. Мы рекомендуем найти для этого уровня новое название.

Некоторые коммерчески популярные уровни изолированности, по степени изолированности попадающие в интервал между уровнями REPEATABLE READ и SERIALIZABLE из таблицы 3, в разд. 4 охарактеризованы новыми феноменами и аномалияАномалия от греч. — отклонение от нормы, от общей закономерности, неправильность.ми. Все уровни изолированности, о которых упоминается в этой статье, можно классифицировать, как показано на рис. 1 и в таблице 4. Чем выше на рисунке расположен уровень, тем он сильнее (см. определение в начале подраздела 4.1). Уровни соединены линиями, помеченными феноменами или аномалиями, которые отличают один уровень от другого.

РисунокРисунок — изображение на плоскости, созданное средствами графики. 1. Диаграмма уровней изолированности и их взаимосвязей. Предполагается, что уровни изолированности ANSI SQL усилены в соответствии с замечанием 5 и таблицей 3. Дуги аннотированы названиями феноменов, отличающих уровни изолированности. Не показана потенциальная многоверсионная иерархия, расширяющая Snapshot Isolation на более слабые степени изолированности путем установки временных меток на пооператорной основе. Также не показаны исходные уровни изолированности ANSI SQL, основанные на строгой интерпретации феноменов P1, P2 и P3.

Таблица 4. Типы изолированности, характеризуемые возможными допустимыми аномалиями

Уровень изолированности	Р0 Dirty Write	Р1 Dirty Read	Р4С Cursor Lost Update	P4 Lost Update	Р2 Fuzzy Read	Р3 Phantom	A5A Read Skew	A5B Write Skew
READ UNCOMMITTED == Степень 1	невозможен	возможен	возможен	возможен	возможен	возможен	возможен	возможен
READ COMMITTED == Степень 2	невозможен	невозможен	возможен	возможен	возможен	возможен	возможен	возможен
CURSOR STABILITY	невозможен	невозможен	невозможен	иногда возможен	иногда возможен	возможен	возможен	иногда возможен
REPEATABLE READ	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	возможен	невозможен	невозможен
SNAPSHOT ISOLATION	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	иногда возможен	невозможен	возможен
ANSI SQL SERIALIZABLE == Степень 3 == Repeatable Read Дейт, IBM, Tandem,...	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен	невозможен

Заметим, что уровни ограниченной изолированности для многоверсионных систем никогда раньше не классифицировались, хотя реализованы в нескольких продуктах. Во многих приложениях состязания за блокировки избегаются путем использования уровней изолированности типа Cursor Stability или Read Consistency в Oracle. Snapshot Isolation имеет лучшие характеристики, чем любой из таких уровней: исключаются аномалия потерянных изменений, некоторые фантомные аномалии (например описанная в ANSI SQL), никогда не блокируются только читающие транзакции, и они не блокируют изменяющие транзакции.

Благодарности

Мы выражаем благодарностьБлагодарность (от «благо дарить»)— чувство признательности за сделанное добро, например за оказанное внимание или услугу, а также различные способы выражения этого чувства, в том числе и официальные меры поощрения (например «объявление благодарности») . Крису Ларсону (Chris Larson) из Microsoft, Алану Рейтеру (Alan Reiter), которые нашли несколько новых аномалий в ИЗОЛИРОВАННОСТИ ОБРАЗА, Франко Путзолу (Franco Putzolu) и Анил Нори (Anil Nori) из Oracle, Майку Убеллу (Mike Ubell) из компании Illustra и всем анонимным рефери из SIGMOD за ценные предложения, которые улучшили эту статью. Сашил Джодиа (Sushil Jajodia), V.Atluri и E.Bertino, которые прислали нам черновой вариант своей работы [ABJ], касающейся уровней ограниченной изолированности для многоверсионных историй.

Литература

[ANSI] ANSI X3.135-1992, American National Standart for Information Systems – Database Language – SQL, November, 1992.

[ABJ] V.Atluri, E.Bertino, S.Jajodia, "A Theoretical Formuation for Degrees of Isolation in Databases", Technical Report, George Mason Iniversity, Fairfax, VA, 1995.

[BHG] P.A. Bernstein, V. Hadzilacos, N. Goodman, "Concurrency Control and Recovery in Database Systems", Addison-Wesley, 1987.

[DAT] C.J. Date, "An Introduction to Database Systems", Fifth Edition, Addison-Wesley, 1990.

[DB2] C.J. Date and C.J. White, "A Guide to DB2", Third Edition, Addison-WesleyAddison–Wesley— американское издательство, специализирующееся на компьютерной литературе, ранее также выпускавшее литературу по естественным наукам. Принадлежит к медиа-концерну Pearson., 1989.

[EGLT] K.P. Eswaran, J. Gray, R. Lorie, I. Traiger, "The Notions of Consistency and Predicate Locks in a Database System", CACM V 19.11, pp. 624-633, Nov. 1978.

[GLPT] J. Gray, R. Lorie, G. Putzolu and, I. Traiger, "Granularity of Locks and Degrees of Consistency in a Shared Data Base", in Readings in Database Systems, Second Edition, Chapter 3, Michael Stonebraker, Ed., Morgan Kaufmann 1994 (ordinally published in 1997).

[GR] J. Gray and A. Reuter, "Transaction ProcessingProcessing— открытый язык программирования, основанный на Java. Представляет собой лёгкий и быстрый инструментарий для людей, которые хотят программировать изображения, анимацию и интерфейсы. Используется студентами, художниками, дизайнерами, исследователями и любителями, для изучения, прототипирования и производства. Он создан для изучения основ компьютерного программирования в визуальном контексте и служит альбомным программным обеспечением (имеется в виду то, что каждый *.pde файл визуальной оболочки Processing’а представляет собой отдельное изображение или анимацию, ит.д.) и профессиональным производственным инструментом.: Concepts and Techniques", Corrected Second Printing, Morgan Kaufmann 1993, Section 7.6 and following.

[HOB] L Hobbs and K. EnglandАнглия (англ.England [lnd])— наиболее крупная историческая и административная часть Соединённого Королевства Великобритании и Северной Ирландии, страна (country) в его составе, занимающая юго-восточную часть большого острова Великобритания, известного как англ.mainland. Население Англии составляет 83% от общего числа населения Великобритании., "Rdb/VMS, A Comprehensive Guide", Digital Press, 1991.

[ILL] Illustra Information Technologies, "Illustra User"s Guide", Illustra Information Technologies, Oakland, CA. 1994.

[MS] J. Meiton and A.R. Simon, "Understanding The New SQL: A Comlete Guide", Morgan Kaufmann, 1993.

[OOBBGM] P. O'Neil, E. O'Neil, H. Berenson, P. Bernstein, J. Gray, J. Melton, "An Investigation of Transactional Isolation Levels", UMass/Boston Dept. of Math &" C.S. Preprint.

[ORA] "PL/SQL User's Guide and Reference, Version 1.0", Part. 800-V1.0, Oracle Corp., 1989.

[PAR] C. Papadimitriou, "The Theory of Database Concurrency Control", ComputerКомпьютер (англ.computer— «вычислитель»)— многозначный термин, наиболее часто употребляется в качестве обозначения программно управляемого электронного устройства обработки информации. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами. Science Press, 1986.

[PON] P. O'Neil, "Database: Principles, ProgrammingПрограммирование— в обычном понимании, это процесс создания компьютерных программ., Performance", Morgan Kaufmann, 1994, Section 9.5.

[REE] D. Reed, "Implementing Atomic Actions On Decentralized Data", ACM TOCS 1.1, 1981, pp. 3-23.

[STO] M.J. Stonebraker, "The Design of the POSTGRES Storage System", 13th VLDB, 1987, reprinted in Readings in Database Systems, Second Edition, M.J. Stonebraker, Ed., Morgan Kaufmann, 1994.

[THA] M. Thakur, "Transaction Models in InterBase 4", Proceedings of the Borland International Conference, June, 1994.