Transaktionsisolation

Transaktionsisolation bezeichnet in relationalen Datenbanksystemen den Teil der Transaktionsverarbeitung, der bestimmt, wie und wann Transaktionen die Änderungen anderer Transaktionen sehen. Sie sorgt dafür, dass Transaktionen in einer Weise ablaufen, die konsistente Ergebnisse liefert und Konflikte minimiert. Die Isolation ist ein zentraler Bestandteil der ACID-Eigenschaften, insbesondere der Konsistenz und der Unabhängigkeit von parallel ablaufenden Transaktionen.

Typische Anomalien, die Isolation beeinflussen kann, sind Dirty Reads (Auslesen unbestätigter Änderungen), Non-repeatable Reads (eine Abfrage liefert bei erneutem Ausführen unterschiedliche Ergebnisse) und Phantom Reads (neue Zeilen erscheinen in der Abfrage, nachdem andere Transaktionen Daten eingefügt haben).

In der ANSI-SQL-Norm werden mehrere Isolationsstufen unterschieden: Read Uncommitted, Read Committed, Repeatable Read und Serializable. Read Uncommitted erlaubt Dirty Reads; Read Committed verhindert sie. Repeatable Read sorgt dafür, dass Leseergebnisse einer Transaktion bei wiederholter Abfrage gleich bleiben, Serializable verhindert Phantom Reads. Die Stufen bieten unterschiedliche Balance zwischen Konsistenz und Parallelität.

Viele Systeme realisieren Isolation durch Multiversion Concurrency Control (MVCC) oder traditionelle Sperrmechanismen. MVCC ermöglicht das Lesen von Daten ohne Sperren, indem frühere Versionen der Daten beibehalten werden. Dadurch können Leseoperationen unabhängig von schreibenden Transaktionen erfolgen. Beispiele für MVCC-basierte Implementierungen sind gängige relationale Systeme wie solche mit InnoDB- oder MVCC-Architekturen. Stärkere Isolationen wie Serializable erreichen Kohärenz, indem sie zusätzliche Sperrsichtlinien oder Synchronisationsmechanismen nutzen, oft zu Lasten der Parallelität.

Zusätzliche Konzepte wie Snapshot Isolation bieten konsistente Schnappschüsse der Datenbank zum Beginn einer Transaktion. Sie verhindern Dirty Reads und oft auch Non-repeatable Reads, können jedoch Write Skew zulassen. Nicht alle Systeme bezeichnen Snapshot Isolation als eigenständige SQL-Stufe; häufig wird Serializable als strengste Stufe bevorzugt. Bei der Praxis gilt: Die passende Isolationsstufe hängt von den Anforderungen an Konsistenz und Nebenläufigkeit der Anwendung ab.