Poziom izolowania transakcji read uncommited oraz read commited

Izolacja transakcji jest jednym z kluczowych aspektów systemów zarządzania bazami danych, które mają na celu zapewnienie poprawności i spójności danych podczas wykonywania wielu transakcji równocześnie. W MySQL poziomy izolacji są mechanizmem kontrolującym widoczność i współdzielenie danych między transakcjami. Poziom Read Uncommitted jest najniższym poziomem izolacji, a jego cechy oraz skutki omówimy poniżej.

1. Poziomy izolacji w MySQL – przypomnienie

MySQL obsługuje cztery podstawowe poziomy izolacji:

  • Read Uncommitted – najniższy poziom izolacji, pozwalający na odczytanie danych niezatwierdzonych przez inne transakcje.
  • Read Committed – zapewnia, że tylko zatwierdzone zmiany są widoczne dla innych transakcji.
  • Repeatable Read – zapewnia, że odczyty w ramach jednej transakcji są spójne, ale może dojść do zjawiska phantom reads (odczytów widmowych).
  • Serializable – najwyższy poziom izolacji, gwarantujący pełną izolację transakcji i eliminujący zjawisko phantom reads.

W tej lekcji skupimy się na poziomie Read Uncommitted.

2. Czym jest poziom izolacji Read Uncommitted?

Read Uncommitted to poziom izolacji, w którym transakcje mogą odczytywać zmiany wykonane przez inne transakcje, które jeszcze nie zostały zatwierdzone. Oznacza to, że możliwe jest odczytanie „brudnych danych”, czyli takich, które mogą zostać cofnięte, jeśli transakcja, która je zmodyfikowała, zakończy się niepowodzeniem (rollback).

Przykład sytuacji:

  • Transakcja A zmienia saldo konta bankowego użytkownika z 1000 zł na 900 zł, ale jeszcze nie zatwierdziła tej zmiany (COMMIT).
  • Transakcja B odczytuje saldo konta w trakcie, gdy Transakcja A jest aktywna. Widzi saldo 900 zł, mimo że ta zmiana nie jest jeszcze ostateczna.

Jeśli Transakcja A wykona rollback, saldo konta wraca do 1000 zł, ale Transakcja B już wykorzystała błędne dane.

3. Zjawiska w poziomie Read Uncommitted

Poziom izolacji Read Uncommitted dopuszcza wystąpienie kilku niepożądanych zjawisk:

  • Brudne odczyty (dirty reads): Transakcja odczytuje dane, które zostały zmodyfikowane przez inną, jeszcze niezakończoną transakcję.
  • Niezatwierdzone zmiany: Zmiany mogą zostać cofnięte, co sprawia, że odczytane dane mogą być nieprawidłowe.
  • Brak spójności danych: Transakcje mogą odczytywać dane w stanie przejściowym, co wpływa na wiarygodność raportów i wyników analizy.

4. Zalety i wady poziomu Read Uncommitted

Zalety:

  • Wysoka wydajność: Poziom Read Uncommitted charakteryzuje się minimalnym obciążeniem systemu, ponieważ transakcje nie blokują odczytów.
  • Szybki dostęp do danych: Brak blokad pozwala na szybki odczyt danych, co jest korzystne w systemach, gdzie szybkość ma kluczowe znaczenie.

Wady:

  • Brudne odczyty: Dane mogą być niespójne i potencjalnie niepoprawne, jeśli transakcja, która je zmodyfikowała, zostanie wycofana.
  • Niezgodność wyników: Raporty generowane przy użyciu tego poziomu izolacji mogą być niedokładne, ponieważ oparte są na niezatwierdzonych danych.
  • Niebezpieczeństwo dla aplikacji krytycznych: W systemach wymagających pełnej spójności i dokładności danych, użycie tego poziomu izolacji może prowadzić do poważnych błędów.

5. Jak ustawić poziom izolacji Read Uncommitted w MySQL?

Aby ustawić poziom izolacji transakcji na Read Uncommitted, można użyć polecenia SQL:

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
START TRANSACTION;
-- Przykładowe zapytanie
SELECT * FROM konto_bankowe;
COMMIT;

Ważne: Ustawienie poziomu izolacji dotyczy tylko aktualnie wykonywanej transakcji. Po jej zakończeniu domyślny poziom izolacji bazy danych zostaje przywrócony.

6. Kiedy warto stosować poziom Read Uncommitted?

Ten poziom izolacji jest stosowany głównie w sytuacjach, gdy:

  • Priorytetem jest szybkość przetwarzania danych, a nie pełna spójność.
  • Odchylenia w danych nie są kluczowe dla wyników (np. przy analizie statystycznej).
  • System nie wymaga pełnej dokładności podczas odczytów, a ewentualne brudne odczyty nie wpływają na istotne decyzje.

Przykłady użycia:

  • Systemy monitorowania oparte na odczytach danych w czasie rzeczywistym, gdzie dokładność danych nie jest krytyczna.
  • Aplikacje analityczne, które analizują duże ilości danych, a małe odchylenia nie mają wpływu na całość.

Lekcja teoretyczna: Poziom izolacji transakcji – Read Committed

Poziom izolacji transakcji jest mechanizmem kontrolującym, jak transakcje działają równolegle i jakie dane są dla nich widoczne w danym momencie. W MySQL, Read Committed to poziom izolacji, który eliminuje jedno z podstawowych zjawisk znanych z poziomu Read Uncommitted – brudne odczyty. Jest to często stosowany poziom, który zapewnia rozsądny kompromis między spójnością a wydajnością.

1. Czym jest poziom izolacji Read Committed?

Read Committed to poziom izolacji, w którym transakcje mogą odczytywać tylko te dane, które zostały zatwierdzone przez inne transakcje. Oznacza to, że transakcja odczytuje zawsze aktualny, zatwierdzony stan danych, co eliminuje ryzyko brudnych odczytów. Jednak transakcje mogą zobaczyć zmiany dokonane przez inne transakcje po ich zatwierdzeniu, co prowadzi do zjawiska znanego jako non-repeatable reads (niepowtarzalne odczyty).

Przykład sytuacji:

  • Transakcja A odczytuje saldo konta użytkownika (np. 1000 zł).
  • Transakcja B zmienia saldo tego samego konta na 900 zł i zatwierdza transakcję.
  • Transakcja A ponownie odczytuje saldo konta i widzi nową wartość (900 zł), co oznacza, że wynik odczytu jest niepowtarzalny.

2. Zjawiska występujące w poziomie Read Committed

Poziom izolacji Read Committed zapobiega występowaniu brudnych odczytów, ale nadal mogą występować inne zjawiska:

  • Non-repeatable reads (niepowtarzalne odczyty): Odczyty tej samej wartości w ramach jednej transakcji mogą dawać różne wyniki, jeśli inna transakcja zatwierdzi zmiany w międzyczasie.
  • Phantom reads (odczyty widmowe): Transakcja może odczytać różną liczbę wierszy w dwóch zapytaniach, jeśli inna transakcja doda lub usunie dane między tymi odczytami.

3. Zalety i wady poziomu Read Committed

Zalety:

  • Brak brudnych odczytów: Transakcja zawsze odczytuje dane, które zostały zatwierdzone, co zwiększa spójność odczytu w stosunku do poziomu Read Uncommitted.
  • Optymalna wydajność: Poziom ten zapewnia dobrą równowagę między wydajnością a spójnością danych, dzięki czemu jest stosowany w wielu systemach produkcyjnych.

Wady:

  • Niepowtarzalne odczyty: Wynik odczytu może się zmienić podczas trwania transakcji, co może prowadzić do niespójności przy bardziej złożonych operacjach.
  • Phantom reads: Może dojść do sytuacji, w której transakcja odczytuje różną liczbę wierszy przy kolejnych zapytaniach.

4. Jak ustawić poziom izolacji Read Committed w MySQL?

Aby ustawić poziom izolacji Read Committed, użyj polecenia SQL:

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
START TRANSACTION;
-- Przykładowe zapytanie
SELECT * FROM konto_bankowe;
COMMIT;

To polecenie ustawia poziom izolacji na czas trwania danej transakcji. Po zakończeniu transakcji (COMMIT lub ROLLBACK) domyślny poziom izolacji bazy danych zostaje przywrócony.

5. Przykłady użycia poziomu Read Committed

Poziom izolacji Read Committed jest powszechnie używany w aplikacjach, gdzie wymagana jest wyższa spójność danych niż w Read Uncommitted, ale nie ma konieczności stosowania bardziej zaawansowanych poziomów izolacji. Typowe zastosowania obejmują:

  • Systemy transakcyjne: Gdzie brudne odczyty są nieakceptowalne, ale zjawisko niepowtarzalnych odczytów nie wpływa na główne operacje.
  • Aplikacje finansowe: Gdzie odczyty muszą być dokładne, ale mogą się zmieniać na przestrzeni jednej transakcji.

Przykład: Wyobraźmy sobie system bankowy, w którym użytkownik sprawdza saldo konta. Przy poziomie Read Committed zawsze zobaczy on zatwierdzone zmiany, ale mogą one różnić się, jeśli ktoś inny dokona przelewu i zatwierdzi go w trakcie sprawdzania salda.

6. Kiedy warto stosować poziom Read Committed?

Read Committed jest idealny w systemach, gdzie:

  • Kluczowe jest unikanie brudnych odczytów, ale zjawisko niepowtarzalnych odczytów jest akceptowalne.
  • Spójność odczytów między operacjami nie jest tak istotna, jak wydajność systemu.
  • Dane są intensywnie modyfikowane, a użytkownicy muszą mieć dostęp do zatwierdzonych informacji.

Podsumowując, poziom izolacji Read Committed to popularny kompromis między wydajnością a spójnością danych, który pozwala na pracę na zatwierdzonych danych i eliminuje brudne odczyty, ale nie chroni przed niepowtarzalnymi odczytami czy odczytami widmowymi. Stosowanie tego poziomu izolacji jest powszechne w systemach, które muszą zapewnić pewien stopień spójności bez utraty wydajności.