SQL Server与Oracle数据库事务处理横向对比


在这里我们将对MS SQL Server和Oracle数据库事务处理的一些不同进行对比,希望通过对比能帮助大家更好的理解事务处理的本来面貌。

背景

在吉日嘎拉的软件编程走火入魔之:数据库事务处理入门(适合初学者阅读)文章中关于MS SQL Server和Oracle数据库事务处理的差异性引起一些争论,因此记录我对数据库事务处理的想法。

简介

本文讲述MS SQL Server和Oracle数据库事务处理的差异性,以及Oracle如何对事务处理的实现。

什么是事务

数据库事务(Database Transaction)是一组数据库操作的处理单元。事务符合ACID的特性:

Atomic:原子性,要么全部要么一无所有。All or None.

Consistent:一致性,所有依赖关系以及约束一致。

Isolated:分离性,不同事务不互相影响。

Durable:持久性,提交事务的数据需要持久化。

为什么要使用事务

实现事务主要有两大功能:

1.保证数据库的consistent(一致性状态),保持所有依赖关系以及约束一致)。哪怕数据库管理系统出现故障时(例如断电),也能恢复到一致性状态。例如一个银行转帐系统,张三给李四转3000圆RMB,张三帐号上减3000和李四帐号上加3000需要同时完成,否则系统的帐就不平了。也例如有些销售系统的汇总表和明细表,是一个主表和一个从表,需要同步更新。

2.并发时分离不同事务操作。例如编辑过程中的数据不给其他事务查询到。这也是相对的,在特效需求下可能要支持dirty read(脏读),但不是这里讨论的范围了。

SQL Server 2008 的事务类型

1.自动提交事务 Autocommit Transactions

这是SQL Server默认的事务类型,每一条单独的SQL语句(SQL statement)都是单独的一个事务,语句执行完毕后自动提交。调用方不需要手工控制事务流程。

2.显示事务 Explicit Transactions

调用方需要调用API或者使用T-SQL的BEGIN TRANSACTION 语句来打开事务。需要调用COMMIT 或者 ROLLBACK TRANSACTION 来提交或者回滚。

3.隐式事务 Implicit Transactions

使用SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON把事务模式变成隐式模式。调用方不需要执行BEGIN TRANSACTION 语句来打开事务。数据库引擎执行到SQL语句的时候自动打开事务。调用方需要调用COMMIT 或者 ROLLBACK TRANSACTION 来提交或者回滚。当数据库引擎执行下一个SQL语句时又自动打开一个新事务。

参考:Controlling Transactions (Database Engine)

Oracle的事务类型

Oracle的事务处理类型有点像SQL Server的隐式事务。当执行到第一个可执行的SQL语句时自动打开事务,然后需要调用方执行commit或者rollback来提交或者回滚事务,如果有DDL语句,Oracle也会自动提交事务的。

参考:Transaction Management

Oracle的事务的实现

Oracle的结构分逻辑上和物理上的区别。逻辑上的结构是表空间,而物理上的结构是数据文件。

逻辑实现

Oracle下实现事务在逻辑上是由Undo Tablespace来实现的。Undo Tablespace包含Undo Segements(段),而Undo Segements包含Undo Data。Undo Data是支持事务的逻辑单元。

 

图源自于《Oracle Database 10g: Administration Workshop I》

Undo Data用于保存修改前后的数据,以支持回滚,长时间查询,和flashback查询,以及失败事务恢复的功能。

由于有了Undo Data,回滚事务变得容易了,因为Undo Data保存了修改前后的数据,保证了事务的原子性。失败事务恢复和事务回滚类似,当网络中断或者其他原因导致事务异常停止,数据库引擎可以恢复到一致性状态。

同时Undo Data也支持长时间查询(Read-consistent),例如有表格T,主键为key,有字段为f1,数据如下,尽管只有4条数据,假设需要很长时间进行查询。

key     f1

1        A
2        B
3        C
4        D

事务一开始查询,一直没结束,而事务二开始修改key为1的数据为Z,事务二进行提交,数据变成下面的表格。但是事务一查询结束的时候还是读出A,B,C,D,因为查询是从Undo中读出快照。

key    f1

1        Z
2        B
3        C
4        D


Flashback查询是Oracle 10g引进的功能,可以查询出提交之后修改之前的数据,例如上面例子事务三在事务二提交后想查询出A,B,C,D可以通过Flashback查询来完成。这也是有Undo Data来支持的。

物理实现

从上面的逻辑实现看,只是知道了事务以及Undo Data的作用,还不清楚Oracle对事务的支持到底怎么实现的。下面从物理结构上讲述Oracle怎么对事务进行支持。请先看一个物理结构图。

 

图源自于《Oracle Database 10g: Administration Workshop I》

为了简化,我只是用个人的语言讲述和事务有关的部件。SGA可以理解为全局内存。其中Database Buffer Cache存放的是从数据文件中读取的数据缓存。紫色的圆柱体为数据文件。Redo Log Buffer为重做日志缓存,也就是保存日志的内存块,一切的数据的修改都会记录在Redo Log Buffer里面。例如用回事务二更新key为1数据的例子。当事务二更新key为1数据从A到Z。Oracle数据库引擎会把key为1的数据的rowid,修改前数据A以及修改后数据Z都记录在Redo Log Buffer里面。如果事务二继续更新key为2的数据为Y,那么key为2的数据的rowid,修改前数据B以及修改后数据Y也记录到Redo Log Buffer里面。每一笔数据都记录,而且是流水线性记录。一旦事务二进行提交,LGWR进程(Log Writer,日志写进程)就会把Redo Log Buffer的数据按顺序写到Log Datafile里面,也就是日志数据文件里面,当写日志文件完成,Oracle数据库引擎会生成一个SCN(system change number,系统更新号),到这时候Oracle数据库引擎会通知调用方提交完成了。这里可以看到Oracle在提交的时候不必要把更新数据写回数据文件,而是写到日志文件里面。因为顺序写线性的日志文件速度快很多,而写数据文件是需要随机读写。由于线性记录和SCN号控制,数据库引擎可以通过redo log(重做日志文件)的操作得到最新的数据。当然在Checkpoint的时候数据文件是最终还是会更新的,只是说事务提交的时候更新数据文件不是必须步骤,这样能很大的提高性能。

由于这个机制,回滚变得很简单,要读没提交前之前的SCN是很容易的事情。

对于初学者关于数据库事务处理的建议

我自己也是从新手一步步走过来,现在也不是老鸟,算是有点经验,如果是刚入门的同学,你觉得有用就看一下,没用就过了。

对于数据库事务的处理,开始的时候不需要很深入了解数据库的原理,当然以后还是需要了解的,优先级排后而已。高优先级如下:

首先,事务不是什么高深神秘的东西,我从入行开始所做的所有系统,包括现在的嵌入式系统,都用到事务。我并不觉得大部分系统事务有什么问题,只是一些约束和同步机制,真的有问题从自身系统设计角度看,不一定说从数据库技术角度去找解决方法。例如Oracle的长时间查询如果Undo Data(历史数据)给覆盖了,Oracle会抛出异常"ORA-01555: snapshot too old”,如果出现这种问题,我会从自身系统设计角度入手,为什么有那么大的查询,为什么在这个查询中其他事务会更新数据,这些查询是否只是查一次就够了,查的过程是否需要锁住表等等。然而这个问题可以通过数据库调优解决,但是我想问题的角度首先是从自身系统设计出发。

第二,要知道的是不同数据库的事务类型的区别,例如MS SQL Sever是默认是自动提交事务,用的时候需要知道每个语句都有单独的事务在操作。而Oracle是类似于隐式事务,必须手工commit或者rollback。

第三,使用事务要知道一一对应,特别是嵌套事务的时候,有始有终。很多问题时候发生终的时候,注意异常处理需要结束已经打开的事务。

第一点是心理问题,第二三点是技术问题,做好我觉得就可以入门开发系统了。以后碰到问题在一步步深入。



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