SERIALIZABLE如何保证数据一致性

SERIALIZABLE 是 SQL 标准中定义的最高级别的事务隔离级别。它通过强制事务串行执行来确保数据的一致性，从而防止了脏读、不可重复读和幻读等并发问题。以下是 SERIALIZABLE 如何保证数据一致性的详细解释：

1. 强制事务串行化

• 定义：在 SERIALIZABLE 隔离级别下，数据库系统会确保事务的执行顺序是串行的，即使这些事务实际上是并行提交的。
• 实现方式：
  • 使用锁机制（如行级锁或表级锁）来阻止并发事务访问相同的数据项。
  • 在检测到潜在的冲突时，可能会回滚其中一个或多个事务，并要求它们重新尝试。

2. 使用锁

• 共享锁（Shared Locks）：当一个事务读取数据时，它会获取共享锁，允许其他事务也读取该数据，但不允许修改。
• 排他锁（Exclusive Locks）：当一个事务准备修改数据时，它会获取排他锁，这会阻止其他事务读取或修改该数据，直到当前事务提交或回滚。

3. 两阶段锁定协议（Two-Phase Locking, 2PL）

• 第一阶段（扩展阶段）：事务可以获取锁，但不能释放锁。
• 第二阶段（收缩阶段）：事务只能释放锁，不能获取新锁。
• 这种协议确保了事务的串行化执行，并且避免了死锁的发生。

4. 冲突检测与解决

• 冲突检测：数据库系统会在事务执行过程中持续监控锁的状态，以检测是否存在冲突。
• 冲突解决：一旦检测到冲突，系统会根据预设的策略（如回滚、等待重试等）来解决冲突。

5. 时间戳排序协议（Timestamp Ordering, TSO）

• 时间戳分配：每个事务在开始时都会被分配一个唯一的时间戳。
• 操作排序：数据库根据事务的时间戳来决定操作的顺序，确保所有事务按照全局一致的顺序执行。

6. 多版本并发控制（MVCC）

• 版本链：每个数据项都维护一个版本链，记录了不同事务对该数据项的修改历史。
• 读取一致性：事务在读取数据时，只会看到在其开始之前已经提交的数据版本，从而保证了读取的一致性。

注意事项

• 性能开销：由于 SERIALIZABLE 隔离级别需要大量的锁管理和冲突检测，因此它的性能通常比其他隔离级别要低。
• 适用场景：适用于对数据一致性要求极高的应用场景，如金融交易、库存管理等。

示例

假设有两个事务 T1 和 T2，它们都试图修改同一行数据：

• T1：读取数据 A 并加共享锁。
• T2：尝试读取数据 A 并加共享锁，但由于 T1 已经持有共享锁，T2 会被阻塞。
• T1：完成操作并提交，释放共享锁。
• T2：获得共享锁，继续执行并最终提交。

在这个过程中，T2 被迫等待 T1 完成，从而确保了数据的一致性。

总之，SERIALIZABLE 隔离级别通过严格的锁机制和事务管理策略，有效地保证了数据的一致性和完整性，但代价是较高的性能开销。