更新時間：2013-02-20
簡介
本文講述MS SQL Server和Oracle數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理的差異性，以及Oracle如何對事務(wù)處理的實現(xiàn)。
什么是事務(wù)
數(shù)據(jù)庫事務(wù)(Database Transaction)是一組數(shù)據(jù)庫操作的處理單元。事務(wù)符合ACID的特性：
Atomic:原子性，要么全部要么一無所有。All or None.
Consistent:一致性，所有依賴關(guān)系以及約束一致。
Isolated:分離性，不同事務(wù)不互相影響。
Durable:持久性，提交事務(wù)的數(shù)據(jù)需要持久化。
為什么要使用事務(wù)
實現(xiàn)事務(wù)主要有兩大功能：
1.保證數(shù)據(jù)庫的consistent(一致性狀態(tài))，保持所有依賴關(guān)系以及約束一致)。哪怕數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(例如斷電)，也能恢復(fù)到一致性狀態(tài)。例如一個銀行轉(zhuǎn)帳系統(tǒng)，張三給李四轉(zhuǎn)3000圓RMB，張三帳號上減3000和李四帳號上加3000需要同時完成，否則系統(tǒng)的帳就不平了。也例如有些銷售系統(tǒng)的匯總表和明細(xì)表，是一個主表和一個從表，需要同步更新。
2.并發(fā)時分離不同事務(wù)操作。例如編輯過程中的數(shù)據(jù)不給其他事務(wù)查詢到。這也是相對的，在特效需求下可能要支持dirty read(臟讀)，但不是這里討論的范圍了。
SQL Server 2008 的事務(wù)類型
1.自動提交事務(wù) Autocommit Transactions
這是SQL Server默認(rèn)的事務(wù)類型，每一條單獨的SQL語句(SQL statement)都是單獨的一個事務(wù)，語句執(zhí)行完畢后自動提交。調(diào)用方不需要手工控制事務(wù)流程。
2.顯示事務(wù) Explicit Transactions
調(diào)用方需要調(diào)用API或者使用T-SQL的BEGIN TRANSACTION 語句來打開事務(wù)。需要調(diào)用COMMIT 或者 ROLLBACK TRANSACTION 來提交或者回滾。
3.隱式事務(wù) Implicit Transactions
使用SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON把事務(wù)模式變成隱式模式。調(diào)用方不需要執(zhí)行BEGIN TRANSACTION 語句來打開事務(wù)。數(shù)據(jù)庫引擎執(zhí)行到SQL語句的時候自動打開事務(wù)。調(diào)用方需要調(diào)用COMMIT 或者 ROLLBACK TRANSACTION 來提交或者回滾。當(dāng)數(shù)據(jù)庫引擎執(zhí)行下一個SQL語句時又自動打開一個新事務(wù)。
參考:Controlling Transactions (Database Engine)
Oracle的事務(wù)類型
Oracle的事務(wù)處理類型有點像SQL Server的隱式事務(wù)。當(dāng)執(zhí)行到第一個可執(zhí)行的SQL語句時自動打開事務(wù)，然后需要調(diào)用方執(zhí)行commit或者rollback來提交或者回滾事務(wù)，如果有DDL語句，Oracle也會自動提交事務(wù)的。
參考:Transaction Management
Oracle的事務(wù)的實現(xiàn)
Oracle的結(jié)構(gòu)分邏輯上和物理上的區(qū)別。邏輯上的結(jié)構(gòu)是表空間，而物理上的結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)文件。
邏輯實現(xiàn)
Oracle下實現(xiàn)事務(wù)在邏輯上是由Undo Tablespace來實現(xiàn)的。Undo Tablespace包含Undo Segements(段)，而Undo Segements包含Undo Data。Undo Data是支持事務(wù)的邏輯單元。
Undo Data用于保存修改前后的數(shù)據(jù)，以支持回滾，長時間查詢，和flashback查詢，以及失敗事務(wù)恢復(fù)的功能。
由于有了Undo Data，回滾事務(wù)變得容易了，因為Undo Data保存了修改前后的數(shù)據(jù)，保證了事務(wù)的原子性。失敗事務(wù)恢復(fù)和事務(wù)回滾類似，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷或者其他原因?qū)е率聞?wù)異常停止，數(shù)據(jù)庫引擎可以恢復(fù)到一致性狀態(tài)。
同時Undo Data也支持長時間查詢(Read-consistent)，例如有表格T，主鍵為key，有字段為f1，數(shù)據(jù)如下，盡管只有4條數(shù)據(jù)，假設(shè)需要很長時間進(jìn)行查詢。
key f1
1 A
2 B
3 C
4 D
事務(wù)一開始查詢，一直沒結(jié)束，而事務(wù)二開始修改key為1的數(shù)據(jù)為Z，事務(wù)二進(jìn)行提交，數(shù)據(jù)變成下面的表格。但是事務(wù)一查詢結(jié)束的時候還是讀出A,B,C,D，因為查詢是從Undo中讀出快照。
key f1
1 Z
2 B
3 C
4 D
Flashback查詢是Oracle 10g引進(jìn)的功能，可以查詢出提交之后修改之前的數(shù)據(jù)，例如上面例子事務(wù)三在事務(wù)二提交后想查詢出A,B,C,D可以通過Flashback查詢來完成。這也是有Undo Data來支持的。
物理實現(xiàn)
從上面的邏輯實現(xiàn)看，只是知道了事務(wù)以及Undo Data的作用，還不清楚Oracle對事務(wù)的支持到底怎么實現(xiàn)的。下面從物理結(jié)構(gòu)上講述Oracle怎么對事務(wù)進(jìn)行支持。請先看一個物理結(jié)構(gòu)圖。
為了簡化，我只是用個人的語言講述和事務(wù)有關(guān)的部件。SGA可以理解為全局內(nèi)存。其中Database Buffer Cache存放的是從數(shù)據(jù)文件中讀取的數(shù)據(jù)緩存。紫色的圓柱體為數(shù)據(jù)文件。Redo Log Buffer為重做日志緩存，也就是保存日志的內(nèi)存塊，一切的數(shù)據(jù)的修改都會記錄在Redo Log Buffer里面。例如用回事務(wù)二更新key為1數(shù)據(jù)的例子。當(dāng)事務(wù)二更新key為1數(shù)據(jù)從A到Z。Oracle數(shù)據(jù)庫引擎會把key為1的數(shù)據(jù)的rowid，修改前數(shù)據(jù)A以及修改后數(shù)據(jù)Z都記錄在Redo Log Buffer里面。如果事務(wù)二繼續(xù)更新key為2的數(shù)據(jù)為Y，那么key為2的數(shù)據(jù)的rowid，修改前數(shù)據(jù)B以及修改后數(shù)據(jù)Y也記錄到Redo Log Buffer里面。每一筆數(shù)據(jù)都記錄，而且是流水線性記錄。一旦事務(wù)二進(jìn)行提交，LGWR進(jìn)程(Log Writer，日志寫進(jìn)程)就會把Redo Log Buffer的數(shù)據(jù)按順序?qū)懙絃og Datafile里面，也就是日志數(shù)據(jù)文件里面，當(dāng)寫日志文件完成，Oracle數(shù)據(jù)庫引擎會生成一個SCN(system change number，系統(tǒng)更新號)，到這時候Oracle數(shù)據(jù)庫引擎會通知調(diào)用方提交完成了。這里可以看到Oracle在提交的時候不必要把更新數(shù)據(jù)寫回數(shù)據(jù)文件，而是寫到日志文件里面。因為順序?qū)懢�性的日志文件速度快很多，而寫數(shù)據(jù)文件是需要隨機讀寫。由于線性記錄和SCN號控制，數(shù)據(jù)庫引擎可以通過redo log(重做日志文件)的操作得到最新的數(shù)據(jù)。當(dāng)然在Checkpoint的時候數(shù)據(jù)文件是最終還是會更新的，只是說事務(wù)提交的時候更新數(shù)據(jù)文件不是必須步驟，這樣能很大的提高性能。
由于這個機制，回滾變得很簡單，要讀沒提交前之前的SCN是很容易的事情。
對于初學(xué)者關(guān)于數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理的建議
我自己也是從新手一步步走過來，現(xiàn)在也不是老鳥，算是有點經(jīng)驗，如果是剛?cè)腴T的同學(xué)，你覺得有用就看一下，沒用就過了。
對于數(shù)據(jù)庫事務(wù)的處理，開始的時候不需要很深入了解數(shù)據(jù)庫的原理，當(dāng)然以后還是需要了解的，優(yōu)先級排后而已。高優(yōu)先級如下：
首先，事務(wù)不是什么高深神秘的東西，我從入行開始所做的所有系統(tǒng)，包括現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)，都用到事務(wù)。我并不覺得大部分系統(tǒng)事務(wù)有什么問題，只是一些約束和同步機制，真的有問題從自身系統(tǒng)設(shè)計角度看，不一定說從數(shù)據(jù)庫技術(shù)角度去找解決方法。例如Oracle的長時間查詢?nèi)绻鸘ndo Data(歷史數(shù)據(jù))給覆蓋了，Oracle會拋出異常"ORA-01555: snapshot too old”，如果出現(xiàn)這種問題，我會從自身系統(tǒng)設(shè)計角度入手，為什么有那么大的查詢，為什么在這個查詢中其他事務(wù)會更新數(shù)據(jù)，這些查詢是否只是查一次就夠了，查的過程是否需要鎖住表等等。然而這個問題可以通過數(shù)據(jù)庫調(diào)優(yōu)解決，但是我想問題的角度首先是從自身系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)。
第二，要知道的是不同數(shù)據(jù)庫的事務(wù)類型的區(qū)別，例如MS SQL Sever是默認(rèn)是自動提交事務(wù)，用的時候需要知道每個語句都有單獨的事務(wù)在操作。而Oracle是類似于隱式事務(wù)，必須手工commit或者rollback。
第三，使用事務(wù)要知道一一對應(yīng)，特別是嵌套事務(wù)的時候，有始有終。很多問題時候發(fā)生終的時候，注意異常處理需要結(jié)束已經(jīng)打開的事務(wù)。
第一點是心理問題，第二三點是技術(shù)問題，做好我覺得就可以入門開發(fā)系統(tǒng)了。以后碰到問題在一步步深入。
