面试题：PostgreSQL中S2PL与SSI的基本原理对比

Question

请阐述PostgreSQL中S2PL（严格两阶段锁协议）与SSI（Serializable Snapshot Isolation，可串行化快照隔离）的基本原理，并简要说明两者在保证事务一致性方面的主要区别。

Answer 1

S2PL基本原理

1. 加锁阶段：在事务执行过程中，事务会根据需要对数据项加锁。只有获得所需锁之后，事务才能访问相应的数据。例如，对于读操作加共享锁（S锁），允许其他事务同时读；对于写操作加排他锁（X锁），不允许其他事务同时读写。
2. 解锁阶段：事务进入解锁阶段后，才开始释放锁。在解锁阶段之前，事务持有的所有锁都不会释放。并且，一旦事务开始释放锁，就不能再获取新锁。

SSI基本原理

1. 快照生成：每个事务开始时，系统为其生成一个快照。这个快照包含了该事务开始瞬间数据库的一致性视图。事务在执行读操作时，基于这个快照进行，不会看到其他并发事务尚未提交的修改。
2. 写检测：当事务进行写操作时，系统会检测是否存在可能导致序列化异常的情况。如果发现当前事务的写操作与其他并发事务的读写操作存在冲突，就会回滚当前事务。

两者在保证事务一致性方面的主要区别

1. 锁的使用方式
   • S2PL：通过严格的加锁和解锁机制，在事务执行期间长时间持有锁，来避免并发事务间的冲突，保证事务一致性。例如，一个事务对某数据项加排他锁后，其他事务只能等待锁释放。
   • SSI：并非完全依赖锁，主要通过快照和写检测机制。读操作基于快照，不阻塞其他事务，写操作时检测冲突，只有冲突时才可能回滚事务。
2. 并发性能
   • S2PL：由于长时间持有锁，可能导致其他事务长时间等待，在高并发场景下，锁争用可能严重影响性能。
   • SSI：读操作不阻塞写，写操作也只有在检测到冲突时才处理，在很多场景下能提供更高的并发性能。
3. 一致性模型
   • S2PL：通过严格的锁机制可实现强一致性，确保事务的执行顺序可串行化。
   • SSI：虽然也保证可串行化隔离级别，但通过快照和写检测机制实现，在某些复杂场景下，可能出现与传统锁机制下不同的事务执行顺序，但最终一致性仍能保证。