1. ACID

特性解释意义
原子性（Atomicity）确保事务是数据库执行的最小单位，即事务的操作要么全部成功反映到数据库中，要么完全不执行回滚到事务开始前的状态防止事务部分执行导致数据不一致
一致性（Consistency）确保数据库在事务执行前后，数据始终符合完整性约束保证数据库的合法性
隔离性（Isolation）确保多个事务并发执行时，彼此不互相干扰防止并发冲突
持久性（Durability）确保事务提交后对数据库的修改是永久的确保数据可靠性，不会因为故障导致数据丢失

2. 事务状态

状态含义下一刻状态
活动（Active）事务正在执行部分提交、失败
部分提交（Partially Commited）事务完成所有操作，但尚未提交提交
提交（Commited）事务成功执行并提交，更改已经永久保存事务周期结束
失败（Failed）事务被中断或事务出错无法继续执行终止
终止（Aborted）事务回滚，更改被撤销事务周期结束

3. 调度

调度机制：保留每个事务内部的操作顺序的前提下，决定多个事务的全部指令如何顺序执行

  • 串行调度：多个事务按照顺序执行，即一个事务的全部指令执行完毕后，另一个事务才开始执行
  • 并发调度：可以交替执行来自多个事务的不同指令，同时保证相同事务的指令顺序

为什么要并发调度

  1. 提高CPU和磁盘利用率：一个事务常常只使用很少的资源
  2. 减少事务的平均响应时间，提升用户体验：防止长事务阻塞短事务的执行
  3. 支持多用户环境：确保多个用户的操作可以同时进行且互不干扰


4. 一致性

4.1 可串行化

并发调度的执行结果与某种串行调度的执行结果相同

  • 冲突可串行化：当前调度的冲突操作顺序与某种串行调度的冲突操作顺序一致，即通过交换非冲突操作，可以将并发调度转换为一个串行调度
  • 视图可串行化：当前调度的最终结果与某个串行调度的最终结果一致（包含了冲突可串行化）

4.2 冲突

冲突：来自不同事务，作用于同一数据项，且至少有一个是写操作

  • 读-写冲突（Read-Write）：一个事务先读，另一个事务后写
  • 写-读冲突（Write-Read）：一个事务先写，另一个事务后读
  • 写-写冲突（Write-Write）：一个事务先写，另一个事务后写

冲突操作只是可能会破坏数据一致性，表明了一种潜在的风险，但并不一定会导致实际的数据不一致

冲突等价：两种调度方式中，所有冲突操作的执行顺序相同

优先图：每个节点代表一个事务，如果事务 T1 和事务 T2 存在冲突操作，且 T1 发生在事务 T2 之前，则画一条从 T1 到 T2 的边


定理：如果优先图中没有环，则调度是冲突可串行化的，根据优先图的拓扑排序，可以得出与调度冲突等价的所有串行调度

5. 隔离性

5.1 隔离性级别

  • 可串行化（serializable）：最严格，事务完全串行化执行
  • 可重复读（repeatable read）：只允许读取已提交数据，同时不允许其他事务更新正在读的数据
  • 已提交读（read committed）：只允许读取已提交数据，但可以允许其他事务修改正在读的数据
  • 未提交读（read uncommitted）：最宽松，允许读取未提交数据

5.2 可恢复

级联回滚（cascading rollback）：一个事务的回滚导致其他依赖它的事务也必须回滚

可恢复（Recoverable）：一个事务不能依赖于未提交的数据，并先于它提交，否则无法通过回滚解决。也就是说，对于事务T1和T2，如果T2读取了事务T1之前所写过的数据，则事务T1必须先于T2提交

一个调度可以是可恢复的，但不是冲突可串行化的