Многоверсионная архитектура InterBase

Многоверсионная архитектура InterBase

InterBase - это первая в мире СУБД, в которой реализована многоверсионная архитектура. Именно многоверсионная архитектура позволяет организовать взаимодействие пользователей таким образом, что читающие пользователи не блокируют пишущих, а также дает возможность очень быстро восстанавливаться после сбоев в базе данных и отказаться от ведения протокола транзакций (transaction log), а также предоставляет массу других преимуществ.

Сущность многоверсионной архитектуры достаточно проста. Основная идея состоит в том, что все изменения, проводимые над конкретными записями (а к этому сводятся любые операции над информацией в базе данных), производятся не над самой записью, а над ее версией. Версия записи - это копия записи, которая создается при попытке ее изменить.

Можно также сказать, что для каждой записи возможно существование нескольких ее версий, при этом каждая транзакция видит только одну их этих версий.

Пусть у нас есть некоторое начальное состояние базы данных, в котором имеется таблица с одной записью. Для простоты предположим, что сначала нет подключенных к базе данных пользователей и соответственно нет никаких изменений в данных. Когда к базе данных подключится пользователь и запустит транзакцию, в рамках которой он начнет производить какие-нибудь изменения над этой записью, то специально для этого пользователя (точнее, для транзакции, в контексте которой производятся операции) запись, содержащаяся в таблице, будет скопирована - появится версия записи. Эта версия целиком принадлежит транзакции, и все операции в рамках этой транзакции будут производить изменения над версией записи, а не над исходным оригиналом.

Далее, транзакция может либо подтвердиться, либо отмениться. При подтверждении транзакции произойдет следующее: InterBase попытается пометить предыдущую (исходную) версию записи как удаленную и сделать текущую (измененную в рамках этой завершающейся транзакции) версию основной. Если только один пользователь менял запись, то именно так все и произойдет - измененная версия записи станет основной и именно ее увидят все остальные операции в транзакциях, которые запустятся позже подтверждения.

Предположим теперь, что после запуска описанной в примере транзакции (назовем ее № 1), но до подтверждения ее результатов запустится транзакция № 2, в которой пользователь желает прочитать изменяющуюся запись. Так как неподтвержденные в № 1 изменения нельзя увидеть (в том числе и в транзакции № 2) по крайней мере до подтверждения этой транзакции, то транзакция № 2 увидит предыдущую версию записи!

Как видите, идея версионности гениально проста - дать каждой выполняющейся транзакции по своей собственной версии записей и пусть они наслаждаются одновременной работой с данными - читающие пользователи не мешают пишущему пользователю.

Но обратите внимание, что пишущий пользователь всегда может быть только один! Негоже давать изменять запись сразу двоим пользователям. Если попытаться редактировать одну и ту же запись одновременно в разных транзакциях, то, в зависимости от параметров транзакции, возникнет конфликт обновления записей - в той или иной форме. См. ниже раздел "Конфликты в транзакциях".

Итак, основной постулат многоверсионной архитектуры изложен. Конечно, в случае одновременной работы множества пользователей могут возникать сложные комбинации версий, и это может привести к странным на первый взгляд конфликтам.

Чтобы сформировать четкую и ясную картину того, как работает многоверсионность данных и транзакции в InterBase, придется углубиться в их реализацию на уровне базы данных InterBase.