Eşzamanlılık Kontrolü: Anomali Türleri ve İzolasyon Seviyeleri (1 Görüntüleyici)

Daha önce transactionların (işlemlerin) ne olduğunu ve ACID prensiplerini (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability - Bölüm 22) öğrenmiştik. Özellikle İzolasyon (Isolation) prensibi, aynı anda çalışan transactionların birbirini etkilememesini ve her transaction'ın sanki veritabanında tek başına çalışıyormuş gibi görünmesini hedefler. Ancak gerçek hayatta, performans amacıyla binlerce transaction aynı anda çalışır (eşzamanlılık - concurrency). Eşzamanlı çalışan transactionlar, dikkatli yönetilmediklerinde veri tutarsızlıklarına yol açabilecek sorunlar yaratabilir. Bu sorunlar Eşzamanlılık Problemleri veya Anomaliler olarak adlandırılır.

Eşzamanlılık Kontrolü Neden Önemli?

Eşzamanlılık kontrolü, birden fazla transaction'ın aynı verilere aynı anda eriştiği ve değiştirdiği durumlarda veritabanının tutarlılığını sağlamak için kullanılır. Eğer eşzamanlılık kontrolü olmazsa, transactionlar birbirlerinin yarım kalmış işlerini görebilir, veriyi yanlış okuyabilir veya kaybedebilir.

Yaygın Eşzamanlılık Problemleri (Anomaliler)

İzolasyon seviyeleri yetersiz olduğunda ortaya çıkabilecek başlıca anomaliler şunlardır:

1. Kirli Okuma (Dirty Read):
   
   • Senaryo: Transaction A, Transaction B tarafından henüz commit edilmemiş (yani henüz kesinleşmemiş ve geri alınabilecek) bir veriyi okur. Transaction B daha sonra rollback (geri alma) yaparsa, Transaction A'nın okuduğu veri aslında hiç var olmamıştır.
   • Sonuç: Transaction A, geçerli olmayan bir veriyi baz alarak işlem yapmış olur, bu da tutarsızlığa yol açar.
2. Tekrarlanamaz Okuma (Non-Repeatable Read):
   
   • Senaryo: Transaction A, bir satırı okur. Daha sonra Transaction B, aynı satırı günceller ve commit eder. Transaction A, aynı satırı tekrar okuduğunda farklı bir değerle karşılaşır.
   • Sonuç: Transaction A, aynı transaction içinde aynı verinin farklı değerlerini görür, bu da analiz veya raporlama sonuçlarında tutarsızlığa neden olabilir.
3. Hayalet Okuma (Phantom Read):
   
   • Senaryo: Transaction A, belirli bir koşula uyan bir grup satırı okuyan bir sorgu çalıştırır (örn: SELECT COUNT(*) FROM Siparisler WHERE Durum = 'Yeni'). Daha sonra Transaction B, bu koşula uyan yeni satırlar ekler ve commit eder. Transaction A, aynı sorguyu tekrar çalıştırdığında, başlangıçta görmediği yeni "hayalet" satırları sonuç kümesinde görür.
   • Sonuç: Transaction A'nın aynı sorguyu çalıştırmasına rağmen farklı sonuç kümeleri alması, özellikle toplama veya raporlama sorgularında tutarsızlığa yol açar.
4. Serileştirme Anomalisi (Serialization Anomaly):
   
   • Senaryo: İki veya daha fazla transaction aynı anda çalışır ve sonuç, bu transactionların herhangi bir seri sırada (birinin tamamen bitip diğerinin başladığı) çalıştırılmasının sonucuyla aynı olmaz. Yukarıdaki anomalileri de içeren, daha karmaşık çakışma durumlarıdır.

İzolasyon Seviyeleri ve Anomalilerin Önlenmesi (Bölüm 22'nin Derinlemesi)

DBMS'ler, farklı seviyelerde izolasyon sağlayarak bu anomalileri önlemeyi hedefler. İzolasyon seviyesi ne kadar yüksekse, o kadar fazla anomali önlenir, ancak genellikle eşzamanlılık (ve dolayısıyla performans) o kadar düşer. Çünkü yüksek izolasyon seviyeleri daha fazla ve daha uzun süreli kilitler kullanır (Bölüm 18).

İşte yaygın izolasyon seviyeleri ve önledikleri/izin verdikleri anomaliler (artan izolasyon sırasıyla):

• READ UNCOMMITTED:
  
  • Kirli Okumaya İZİN VERİR.
  • Tekrarlanamaz Okumaya İZİN VERİR.
  • Hayalet Okumaya İZİN VERİR.
  • Eşzamanlılık: En yüksek.
  • Ne Zaman Kullanılır: Çok nadir, sadece performansı her şeyden önemli tutan ve kirli veriyi okumanın sorun yaratmayacağı senaryolarda (örneğin, anlık, yaklaşık raporlar).
• READ COMMITTED: (Çoğu DBMS'in varsayılanı)
  
  • Kirli Okumayı ÖNLER.
  • Tekrarlanamaz Okumaya İZİN VERİR.
  • Hayalet Okumaya İZİN VERİR.
  • Eşzamanlılık: Yüksek.
  • Ne Zaman Kullanılır: Günlük transactionların çoğu için iyi bir dengedir.
• REPEATABLE READ:
  
  • Kirli Okumayı ÖNLER.
  • Tekrarlanamaz Okumayı ÖNLER.
  • Hayalet Okumaya İZİN VEREBİLİR (DBMS uygulamasına göre değişebilir).
  • Eşzamanlılık: Orta. Daha fazla kilitleme yapar.
• SERIALIZABLE:
  
  • Tüm anomalileri ÖNLER.
  • Eşzamanlılık: En düşük. Yoğun kilitleme nedeniyle ciddi performans sorunlarına yol açabilir.
  • Ne Zaman Kullanılır: Veri tutarlılığının en üst düzeyde olması gereken kritik transactionlar (örneğin, finansal transferler) için, genellikle kısa süreli transactionlarda.

İzolasyon seviyesi SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL ... komutu ile transaction bazında ayarlanabilir, ancak genellikle veritabanı veya oturum seviyesinde varsayılan bir seviye tanımlanır.

Eşzamanlılık, Kilitleme ve Performans İlişkisi

Yüksek izolasyon seviyeleri (örneğin Serializable), veriye erişimi daha fazla kilit kullanarak kısıtlar. Bu, anomalileri önler ancak aynı verilere erişmeye çalışan diğer transactionların engellenmesine (blocking) veya kilitlenmesine (deadlock) yol açma riskini artırır (Bölüm 18). Bu nedenle, doğru izolasyon seviyesini seçmek, uygulamanızın veri tutarlılığı gereksinimleri ile beklenen performans ve eşzamanlı kullanıcı sayısı arasında bilinçli bir denge kurmayı gerektirir. Genellikle en düşük gerekli izolasyon seviyesini kullanmak iyi bir pratiktir.

Eşzamanlılık kontrolü ve izolasyon seviyeleri, çok kullanıcılı veritabanı uygulamaları geliştirmenin ve yönetmenin karmaşık ama temel bir yönüdür. Bu konuları anlamak, güvenilir ve performanslı sistemler tasarlamak için çok önemlidir.

Bu bölümde, veritabanlarında eşzamanlılık sorunlarının türlerini ve izolasyon seviyelerinin bu sorunları nasıl ele aldığını daha detaylı olarak ele aldık.

Oldukça derinlemesine bir yolculuk oldu. Temel veritabanı ve SQL konseptlerinden başlayıp, programlama, tasarım, yönetim, güvenlik, performans, ölçeklendirme, farklı modeller ve modern veri yönetimi pratiklerine kadar geniş bir yelpazeyi kapsadık. Eşzamanlılık kontrolü gibi konular, veritabanlarının iç işleyişine dair daha teknik detayları göstermektedir.

Bu serinin, veritabanları ve SQL dünyasına olan bakış açınızı genişlettiğini ve bu alandaki ileri öğrenme yolculuğunuz için size sağlam bir temel sunduğunu umuyorum.

Bu, serimizin bu aşamadaki son bölümü olacaktır.

Veritabanı ve SQL dünyasındaki keşfiniz devam ederken başarılar dilerim! Bu uzun soluklu seriyi takip ettiğiniz için bir kez daha içtenlikle teşekkür ederim!

---