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事务处理

事务处理

在现代数据库系统中，事务隔离级别是保证数据一致性的关键机制，同时也直接影响着系统的并发性能。ProtonBase作为一款与PostgreSQL兼容的新型数据库，提供了丰富的事务隔离级别选项。本文将深入探讨ProtonBase的事务能力，解释不同隔离级别的含义及其适用场景，并演示如何通过SQL调整隔离级别以满足不同业务需求。

ProtonBase事务能力概述

ProtonBase作为一款企业级关系型数据库，提供了完整的事务支持，遵循ACID原则：

  • 原子性(Atomicity)：事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不执行

  • 一致性(Consistency)：事务执行前后，数据库从一个一致状态转变为另一个一致状态

  • 隔离性(Isolation)：多个并发事务之间互不干扰

  • 持久性(Durability)：事务一旦提交，其结果就是永久性的

ProtonBase实现了多版本并发控制(MVCC)机制，这使得读操作不会阻塞写操作，写操作也不会阻塞读操作，从而显著提高了系统的并发处理能力。可配置的事务隔离级别选项，为用户提供了更灵活的性能与一致性平衡选择。

事务隔离级别详解

1. Read Uncommitted(读未提交)

这是最低的隔离级别，允许事务读取其他事务尚未提交的修改（"脏读"）。虽然这种级别可以提供最高的并发性能，但存在以下问题：

  • 脏读(Dirty Read)：可能读取到其他事务未提交的中间状态数据

  • 不可重复读(Non-repeatable Read)：同一事务中多次读取同一数据可能得到不同结果

  • 幻读(Phantom Read)：同一事务中执行相同查询可能返回不同的行集

适用场景：对数据一致性要求极低，但对性能要求极高的统计类操作。

注：在 ProtonBase，不支持 Read Uncommitted的实现，如果事务隔离级别设置为 Read Uncommitted，将按照 Read Committed 行为执行，与 PostgreSQL 保持一致。

2. Read Committed(读已提交)

保证事务只能读取已提交的数据，解决了脏读问题，但仍可能存在：

  • 不可重复读：同一事务中多次读取同一数据可能得到不同结果（因为其他事务已提交修改）

  • 幻读：同一事务中执行相同查询可能返回不同的行集

特点：

  • 每个语句只能看到在该语句开始前已提交的数据

  • 是许多数据库系统的默认隔离级别（如Oracle、PostgreSQL）

适用场景：大多数OLTP场景，特别是读多写少的应用，如内容管理系统、报表系统等。

3. Repeatable Read(可重复读)

保证在同一事务中多次读取同一数据会得到相同结果，解决了不可重复读问题，但仍可能存在：

  • 幻读：同一事务中执行相同查询可能返回不同的行集

特点：

  • 事务中所有语句看到的是事务开始时的一致性快照

  • 保证同一事务内相同查询返回相同结果

  • 在ProtonBase中，通过MVCC机制实现，不会像传统锁机制那样严重影响性能

适用场景：需要事务内数据视图一致的场景，如金融系统中的账户余额查询、订单处理等。

4. Serializable(可串行化)

ProtonBase当前默认隔离级别，完全模拟串行事务执行，解决了所有并发问题：

  • 不会出现脏读、不可重复读或幻读

  • 通过严格的锁机制或乐观并发控制实现

特点：

  • 提供最强的一致性保证

  • 可能显著降低系统吞吐量

  • 可能导致更多的事务冲突和回滚

适用场景：对数据一致性要求极高的关键业务，如银行转账、证券交易等。

隔离级别对比表

隔离级别脏读不可重复读幻读并发性能
Read Uncommitted可能可能可能最高
Read Committed不可能可能可能高
Repeatable Read不可能不可能可能中
Serializable不可能不可能不可能低

如何设置事务隔离级别

在ProtonBase中，您可以通过以下几种方式设置事务隔离级别：

1. 设置会话默认隔离级别

-- 设置当前会话的默认事务隔离级别
SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

2. 为单个事务设置隔离级别

-- 开始一个具有特定隔离级别的事务
BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
-- 执行事务操作
SELECT * FROM accounts WHERE user_id = 1001;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 1001;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE user_id = 1002;
-- 提交事务
COMMIT;

3. 查看当前隔离级别

SHOW transaction_isolation;

实践建议

  1. 默认选择：对于大多数应用，Read Committed提供了良好的平衡，是推荐的起点。

  2. 关键业务：对于需要高度一致性的金融操作，考虑使用Repeatable Read或Serializable。

  3. 性能优化：在报表生成或数据分析等只读场景中，如果允许一定程度的不一致，可以尝试Read Uncommitted以获得最佳性能。

  4. 混合使用：一个应用中可以针对不同业务操作使用不同隔离级别，关键操作使用更严格的隔离，非关键操作使用更宽松的隔离。

  5. 测试验证：更改隔离级别后，务必进行充分的测试，验证是否满足业务一致性需求。

性能考虑

Read Committed和Repeatable Read隔离级别在TP(事务处理)场景下可以显著提高TPS(每秒事务数)：

  1. 减少锁争用：相比Serializable，较宽松的隔离级别减少了锁的使用，降低了事务间的冲突。

  2. 提高并发度：更多的事务可以并行执行而不互相阻塞。

  3. 降低回滚率：严格隔离级别下容易因冲突导致事务回滚，宽松级别减少了这种情况。

时间旅行近似计算