====== Laboratorium: transakcje w bazach relacyjnych ======

Celem laboratorium jest zapoznanie się ze szczegółami mechanizmu izolacji transakcji w relacyjnych bazach danych na przykładzie PostgreSQL 9.1.

Większość ćwiczeń zakłada, że równolegle trwają dwie transakcje, najwygodniej będzie więc przygotować dwa okienka terminala z uruchomionym klientem ''psql''.

===== Ćwiczenie 1: non-repeatable reads =====

W tym ćwiczeniu proszę ustawić domyślny dla PostgreSQL poziom izolacji transakcji [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/transaction-iso.html#XACT-READ-COMMITTED|read committed]]. Proszę utworzyć prostą tabelę bazy danych o dowolnej tematyce i przygotować scenariusz, w którym jedna z transakcji wykonuje kilka razy pewną operację selekcji i baza wpada w stan niespójny w związku z tym, że dane zostały zmienione w drugiej równoległej transakcji.

Scenariusz powinien być postaci ciągu zapytań z oznaczoną transakcją i komentarzami, np.:
<code sql>
CREATE TABLE x (a integer, b integer);
T1: BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL read committed;
T2: BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL read committed;
-- wstaw pierwszy wiersz do tabeli:
T1: INSERT INTO x VALUES (1, 2);
.....
T1: COMMIT;
-- tu zmieniliśmy dane, o która pytała druga transakcja
T2: ROLLBACK; 
</code>


===== Ćwiczenie 2: Jawne blokowanie =====
Korzystając z [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/explicit-locking.html|możliwości założenia blokady]] na wybrane obiekty bazy danych, zapewnij integralność przy scenariuszu z ćwiczenia 1, nie zmieniając poziomu izolacji transakcji.

===== Ćwiczenie 3: Poziom repeatable read =====
Powtórz scenariusz z ćwiczenia 1 (bez jawnego blokowania) przy poziomie izolacji ustawionym na [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/transaction-iso.html#XACT-REPEATABLE-READ|repeatable read]]. Czy problem zniknął?


===== Ćwiczenie 4: Implementacja MVCC w PostgreSQL =====
PostgreSQL do izolacji transakcji wykorzystuje mechanizm //multiversioning//, oficjalnie zwany MVCC (//Multi-Version Concurrency Control//). Przypomnij sobie [[https://devcenter.heroku.com/articles/postgresql-concurrency|artykuł prezentowany na wykładzie]], opisujący implementację MVCC w PostgreSQL.

Uzupełnij scenariusz z ćwiczenia 3, dodając do niego operacje aktualizacji i usuwania danych. Wykonaj go, sprawdzając każdorazowo wartości ''xmin'' oraz ''xmax''.

===== Ćwiczenie 5: Błędy serializacji =====
Spróbuj doprowadzić do błędu serializacji na poziomie izolacji [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/transaction-iso.html#XACT-REPEATABLE-READ|repeatable read]].

Podpowiedź: błąd serializacji występuje, gdy inna (zatwierdzona już) transakcja zmodyfikowała dane podczas transakcji, która próbuje te dane dalej zmodyfikować.


===== Ćwiczenie 6: blokowanie na poziomie rekordów =====
Spróbuj doprowadzić do błędu serializacji, ale stosując mechanizm blokowania na poziomie rekordów (''SELECT FOR UPDATE''/''SELECT FOR SHARE'').


===== Ćwiczenie 7: prawdziwa serializacja =====
Mimo tego, że poziom [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/transaction-iso.html#XACT-REPEATABLE-READ|repeatable read]] spełnia wymagania stawiane przez standard SQL poziomowi serializable (tzn. nie dopuszcza do powstawania żadnej z trzech klas anomialii), w pewnych sytuacjach nie spełnia on definicji słowa //serializable//, a więc efekty działania równoległych transakcji nie będą identyczne z sytuacją, gdyby transakcje te były wykonywane sekwencyjnie.

Dzieje się tak w sytuacjach tzw. skrzywienia zapisu (ang. //write skew//). Mają one miejsce gdy dwie transakcje najpierw pobierają pewne dane z bazy (wykonują operację selekcji) w celu ich przetworzenia i zapisania z powrotem, przy czym wynik przetworzenia danych w pierwszej transakcji wpłynąłby na wynik operacji selekcji w transakcji drugiej i //vice versa//.

Zaprojektuj scenariusz, w którym dwie równoległe transakcje przeprowadzają operacje, których wyniki byłyby inne w przypadku uruchomienia sekwencyjnego. 

Następnie zmień poziom izolacji transakcji na [[http://www.postgresql.org/docs/9.1/static/transaction-iso.html#XACT-SERIALIZABLE|serializable]] i sprawdź, czy próba wykonania scenariusza zakończy się błędem.