Мир InterBase. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/FireBird/Yaffil - А Ковязин

Конфликты, о которых идет речь, возникают как в случае чтения записей, так и в случае записи. На конфликты при чтении записей, помимо wait/nowait, влияют также установки уровня изоляции, и поэтому мы их рассмотрим в разделе про уровни изоляции. А вот на объяснение влияния режима блокировки на конфликты при записи уровень изоляции не влияет, поэтому мы сейчас рассмотрим его.

* Рассмотрим случай, когда транзакция А вставляет запись, но еще не подтвердила ее. Затем в рамках другой транзакции, Б, делается попытка вставить запись с тем же самым первичным ключом, уже вставлена в транзакции А. Вот здесь и начинаются отличия между режимами блокировки:

* если транзакция Б запущена в режиме wait, то она будет ожидать завершения транзакции А, и если А завершится подтверждением (commit), то вставленная в Б запись будет признана неактуальной и возникнет ошибка Deadlock, а если она откатится (rollback), то изменения в транзакции Б будут приняты и она сможет подтвердить их (т. е. сделать commit);

* если транзакция Б запущена в nowait, то немедленно возникнет ошибка 'lock conflict on no wait transaction'.

* Рассмотрим другой случай: транзакция А изменила запись, но еще не подтвердила ее изменения. Транзакция Б пытается удалить или изменять эту же самую запись. Опять влияет режим блокировки:

* если Б в режиме wait, то она будет ждать пока А не подтвердится или не отменится; если А подтвердится, то в Б возникнет ошибка 'Deadlock - update conflict with concurrent update', - потому как А подтвердила свои изменения, изменения в Б признаются неактуальными; если же транзакция А откатится, Б получит возможность подтвердиться;

* если Б в режиме nowait, то немедленно возникнет ошибка 'lock conflict on no wait transaction'.

Возможно, неясна практическая ценность описаний режима блокировки. Однако чуть ниже это поможет понять суть рекомендованных наборов параметров для транзакций в типичных приложениях баз данных.

Вы, вероятно, заметили, что в сообщении об ошибке конфликта блокировки фигурирует слово "deadlock", однако это слово выбрано не совсем удачно. В переводе с английского оно означает "мертвая блокировка", или "взаимоблокировка". В нашем случае, несмотря на грозное сообщение, никаких взаимоблокировок не возникает.

Что же такое взаимоблокировка на самом деле и когда она может возникнуть?

Взаимоблокировка

Взаимоблокировка - классическая проблема при синхронизации доступа к ресурсу, при котором принципиально невозможна дальнейшая работа конкурирующих транзакций. Для иллюстрации рассмотрим две транзакции Т1 и Т2

и два ресурса - А и В; в контексте разговора о базах данных ресурсами могут быть, например, записи в некоторой таблице. Допустим, выполняется такая последовательность действий:

* Транзакция Т1 блокирует ресурс А, после чего благополучно работает с ним.

* Транзакция Т2 блокирует ресурс В, после чего также с ним работает.

* Транзакция Т1 желает поработать с ресурсом В, для чего она пытается установить на него блокировку. Так как в это время ресурс В уже занят транзакцией В, транзакция Т1 входит в состояние ожидания.

* Транзакция Т2 желает поработать с ресурсом А, пытается выполнить его блокирование и также переходит в состояние ожидания.

В результате мы имеем печальную ситуацию: транзакции не имеют никакого шанса продолжить свое выполнение из-за того, что намертво блокируют друг друга. Любой сервер баз данных должен быть способен выходить из этой ситуации по возможности достойно, и InterBase не исключение. Проблема решается выбором одной из транзакций в качестве жертвы и ее откате, при этом другая транзакция получает возможность выполниться до конца.

Алгоритм распознавания ситуации взаимоблокировки в InterBase не запускается сразу при возникновении конфликта, что сделано из соображений производительности. Вместо этого выдерживается определенный интервал времени, задаваемый параметром DEADLOCK_TIMEOUT в конфигурационном файле InterBase ibconfig, только после этого и производится сканирование таблицы блокировок на предмет взаимного блокирования.

В реальной практике программирования баз данных взаимоблокировки возникают крайне редко, поэтому не стоит считать, что вам так повезло, увидев слово "deadlock" в сообщении об ошибке. Скорее всего это всего лишь конфликт обновления.

Теперь давайте рассмотрим параметры, которые влияют на уровни изоляции.

Установка уровней изоляции

Итак, как было упомянуто выше, уровень изоляции транзакции определяет, какие изменения, сделанные в других транзакциях, может видеть данная транзакция.

Как было сказано в разделе "Уровни изоляции", в InterBase есть 3 основных уровня изоляции. Теоретически существует также четвертый уровень изоляции, так называемое DIRTY READ - "грязное чтение". Транзакции с уровнем изоляции DIRTY READ могут читать неподтвержденные данные в других транзакциях. В InterBase пользователю нельзя запускать транзакции с таким уровнем изоляции, хотя теоретически многоверсионная архитектура могла бы обеспечить такой уровень изоляции.

Давайте перейдем к реально существующим в InterBase уровням изоляции. Сначала рассмотрим уровень Read Committed, задающийся константой read_committed. Транзакция, запущенная с таким уровнем изоляции, может читать изменения, произведенные из параллельно выполняющихся транзакций.

Этот уровень изоляции часто используется для получения самого "свежего" состояния базы данных.

Как видно из таблицы 1.4, существуют две разновидности этого уровня изоляции: read_committed rec_version и read_committed no_rec_version. По умолчанию используется вариант с параметром rec_version. Это означает, что при чтении какой-либо записи просто считывается последняя подтвержденная версия , записи.

Вариант с no_rec_version более сложен для объяснения. Вообще говоря, суть использования уровня read_committed с опцией no_rec_version сводится к тому, "что транзакция будет не только пытаться считать самую последнюю подтвержденную версию записи, но и требовать, чтобы не было более свежей неподтвержденной версии.

При чтении записи в такой транзакции производится проверка, не существует ли у этой записи неподтвержденной версии. Если существует, то происходит следующее (в зависимости оттого, какой режим блокировки выбран):

* Если wait, то наша транзакция ждет, пока не завершится транзакция, в которой создана неподтвержденная запись. И если она подтвердилась или отменилась, то считывается последняя подтвержденная версия.

* Если блокировка nowait, то немедленно возникает ошибка "Deadlock".

Очевидно, что уровень изоляции read_committed no_rec_version может привести к множеству конфликтов, и использовать его следует с большой осторожностью.

Уровень изоляции SNAPSHOT задается параметром concurrency. Можно сказать, что SNAPSHOT - самый "родной" режим InterBase, при котором преимущества версионности проявляются наиболее полно. При его использовании транзакция делает "снимок" маски транзакций в базе данных на момент запуска, и поэтому, пока она длится, видит те же самые данные, которые существовали на момент ее запуска. Никакие изменения, которые делаются параллельно выполняющимися транзакциями, ей не видны. Ей видны только свои изменения. При попытке в этой транзакции изменить данные, измененные другими транзакциями уже после ее запуска (имеются в виду как уже подтвержденные, так и еще неподтвержденные данные), возникает конфликт.

Пока выполняется транзакция с уровнем изоляции concurrency, удерживаются все версии записей на момент ее запуска, так как конкурирующие транзакции видят, что SNAPSHOT активен и не имеют права собрать версии записей, так как они могут (гипотетически) понадобится нашему SNAPSHOT.

Обычно SNAPSHOT применяется либо для длительных по времени запросов (отчетов), либо для организации блокирования записей, чтобы предотвратить их одновременное редактирование/удаление другими транзакциями.

Уровень изоляции SNAPSHOT TABLE STABILITY задается параметром consistency. Этот уровень изоляции аналогичен уровню SNAPSHOT, но дополнительно блокирует таблицу на запись. Суть идеи проста - если транзакция с уровнем изоляции consistency проводит изменения на какой-либо таблице, то транзакции с уровнями изоляции read_committed и concurrency могут только читать эту таблицу, а транзакции с таким же уровнем изоляции (т. е. consistency) не смогут даже читать.

Очевидно, что использование этого уровня изоляции позволяет организовать последовательные (сериализуемые) обновления таблицы. Обычно такой уровень изоляции используется только для коротких обновляющих транзакций. Транзакция запускается, проводит очень короткое по времени изменение и сразу завершается Другие транзакции в зависимости от режима блокировки wait или nowait либо ждут своей очереди, либо возбуждают исключение.

Рекомендации по использованию параметров транзакций

Как использовать транзакции - с этим вопросом часто сталкиваются начинающие разработчики. Конечно, для каждой конкретной задачи нужно решать вопрос индивидуально. Обычно все запросы к базе данных подразделяются на группы - запросы на чтение самого "свежего" состояния базы данных, запросы на текущие изменения, запросы на чтение справочных таблиц, запросы на чтение данных для построения отчета и т. д. Для каждой группы запросов обычно устанавливается своя транзакция (или группа транзакций) с набором параметров, нужных для выполнения задачи.