blog

Transaction ใน PostgreSQL

Transaction เป็น feature หนึ่งใน Database หลาย ๆ ตัว, PostgreSQL ก็เป็นหนึ่งใน Database ที่มี Transaction

Transaction คืออะไร

ถ้าให้อธิบายความหมายของ Transaction แบบย่อ ๆ ก็คือการรวม operations ที่เราจะทำกับ database ให้เหลือแค่ operation เดียว

หมายความว่าทุก operations ต้องสำเร็จถึงจะสำเร็จ ถ้ามี operation ใดไม่สำเร็จ ทุก operation จะไม่สำเร็จ (All or Nothing)

ตัวอย่างการใช้งาน Transaction

begin;
update accounts set balance = balance + 100 where id = 1;
update accounts set balance = balance - 100 where id = 2;
commit;

จากตัวอย่างข้างบน เรา update ตาราง accounts โดยที่ให้

ถ้ามี error เกิดขึ้นขณะที่กำลังลด balance ของ account id 2 เราจะไม่สามารถ commit ได้ ทำให้ balance ของ account id 1 ไม่ถูกเพิ่ม

ปัญหาเมื่อรัน Transaction พร้อมกันหลาย Transactions

เมื่อ Transaction ถูกรันพร้อมกัน มีโอกาส 3 อย่างที่จะเกิดขึ้น

  1. Dirty Read

    Transaction เห็น data ของอีก transaction ที่ยังไม่ได้ commit

    1. Data ก่อนรัน transaction

       select * from accounts;
      
      id balance
      1 100
      2 200
    2. Tx#1

       begin;
      
    3. Tx#2

       begin;
      
    4. Tx#1

       update accounts set balance = 300 where id = 1;
      
    5. Tx#2

       select * from accounts where id = 1;
      
      id balance
      1 300
    6. Tx#1

       rollback;
      
    7. Tx#2

       select * from accounts where id = 1;
      
      id balance
      1 100
  2. Nonrepeatable read

    Transaction อ่าน data 2 รอบ ได้คนละค่า (รอบแรกอ่านก่อนอีก transaction commit,​ รอบที่ 2 อ่านหลัง commit)

    1. Data ก่อนรัน transaction

       select * from accounts;
      
      id balance
      1 100
      2 200
    2. Tx#1

       begin;
      
    3. Tx#2

       begin;
      
    4. Tx#1

       update accounts set balance = 300 where id = 1;
      
    5. Tx#2

       select * from accounts where id = 1;
      
      id balance
      1 100
    6. Tx#1

       commit;
      
    7. Tx#2

       select * from accounts where id = 1;
      
      id balance
      1 300
  3. Phantom Read

    Transaction อ่าน data 2 รอบ ได้จำนวน records ไม่เท่าเดิม (อีก transaction insert data แล้ว commit)

    1. Data ก่อนรัน transaction

       select * from accounts;
      
      id balance
      1 100
      2 200
    2. Tx#1

       begin;
      
    3. Tx#2

       begin;
      
    4. Tx#2

       select * from accounts;
      
      id balance
      1 100
      2 200
    5. Tx#1

       insert into accounts (id, balance) values (3, 500);
      
    6. Tx#1

       commit;
      
    7. Tx#2

       select * from accounts;
      
      id balance
      1 100
      2 200
      3 500

Transaction Isolation

Transaction Isolation คือการกำหนดว่าจะให้ Transaction รัน isolate กับ Transaction อื่น ยังไง

ตารางข้างล่างนี้่เป็น isolation ของ PostgreSQL ซึ่งต่างกับ SQL Standard

Level Dirty Read Nonrepeatable Read Phantom Read  
Read uncommitted ไม่เกิดขึ้น มีโอกาสเกิด มีโอกาสเกิด  
Read committed ไม่เกิดขึ้น มีโอกาสเกิด มีโอกาสเกิด  
Repeatable read ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้น  
Serializable ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้น ไม่เกิดขึ้น

ถ้าดูจากตารางจะเห็นว่าเราสามารถเรียกใช้ isolation level ได้ 4 levels แต่ PostgreSQL implement แค่ 3 levels (Read uncommitted กับ Read committed ทำงานเหมือนกัน)

โดยที่ค่า default ของ PostgreSQL คือ Read committed

ความแตกต่างระหว่าง Repeatable read กับ Serializable

ถ้าเรา begin transaction ด้วย isolation repeatable read หรือ serializable เมื่อ 2 Transactions พยายามที่จะเขียน ใน record เดียวกัน PostgreSQL จะ lock ไม่ให้อีก Transaction เขียน จนกว่า transaction แรกจะ commit หรือ rollback

แต่ถ้าไม่ได้เขียน record เดียวกัน แต่อ่าน record เดียวกันหล่ะ ?

ลองดูตัวอย่างนี้

  1. มีตาราง 3 tables

    • rooms

      id name
      1 room 1
      2 room 2
    • staffs

      id name
      1 staff 1
      2 staff 2
    • events (ไม่มี primary key)

      | room_id | staff_id | | — | — |

    สิ่งที่จะทำก็คือ เราจะหาห้องที่ยังไม่มี event และ staff ที่ว่างงานที่ไม่ได้จัด event มาจัด event

  2. หาห้องว่าง

     select id
     from rooms
     where id not in (select room_id from events)
     limit 1
     -- 1
    
  3. หา staff ว่าง

     select id
     from staffs
     where id not in (select staff_id from events)
     limit 1
     -- 1
    
  4. สร้าง event

     insert into events
         (room_id, staff_id)
     values
         ({ห้องที่ว่าง}, {staff ที่ว่าง})
    

ถ้าเรารันใน repeatable read transaction พร้อมกัน 5 transactions เราจะได้ผลลัพท์เป็น

room_id staff_id
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1

แต่ถ้าเราเปลี่ยน isolation เป็น serializable เราจะได้

room_id staff_id
1 1

จะมีแค่ 1 transaction ที่จะสามารถ commit ได้ ส่วน transaction ที่เหลือจะได้ error

could not serialize access due to read/write dependencies among transactions

และเราต้อง retry transaction เพื่อหาห้องและ staff ที่ว่างคนใหม่