🔒 Database System Design: Transaction Isolation Levels

ডাটাবেস ডিজাইন শেখার সময় আমরা প্রায়ই একটা শব্দ শুনি — “Isolation Level”। অনেকে একে ভুল করে “Isolation Layer” বলে , কিন্তু আসলে এটা হলো Transaction Isolation Level, যা ডাটাবেসের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ বিষয়।

আমরা একদম সহজভাবে বুঝব — Read Uncommitted, Read Committed, Repeatable Read, Serializable — এই চারটা level কী করে, তাদের পার্থক্য কী, আর কবে কোনটা ব্যবহার করা উচিত।

🧠 Transaction Isolation Level কী?

Transaction Isolation Level হলো এমন একটা নিয়ম যা নির্ধারণ করে —

একটি transaction চলার সময় অন্য transaction-এর data access বা modification কতটা দেখতে পারবে।

ডাটাবেস (যেমন: MySQL, PostgreSQL, SQL Server) এই isolation level ব্যবহার করে
Concurrency Control বজায় রাখে, অর্থাৎ একাধিক transaction একসাথে চললেও data inconsistency না হয়।

---

⚙️ চারটি মূল Isolation Level

Level	Prevents	Allows	Risk
Read Uncommitted	❌ কিছুই না	সব	Dirty Read
Read Committed	Dirty Read	Non-repeatable Read	Medium risk
Repeatable Read	Dirty + Non-repeatable Read	Phantom Read	Low risk
Serializable	সব	কিছুই না	Slowest, but safest

---

🔍 প্রতিটা Isolation Level বিস্তারিতভাবে

1️⃣ Read Uncommitted

🔹 সবচেয়ে কম isolation লেভেল।
🔹 এখানে এক transaction অন্য transaction-এর uncommitted data পর্যন্ত দেখতে পারে।

📘 Example:

• Transaction A data update করছে কিন্তু এখনো commit করে নাই।
• Transaction B ওই data read করে ফেলল।
• পরে A rollback করলে B যেটা পড়েছে সেটা ভুল data (Dirty Read)।

⚠️ Problem: Dirty Read
📈 Use case: Performance খুব দরকার, consistency কম গুরুত্বপূর্ণ হলে (খুব কম ব্যবহার হয়)।

---

2️⃣ Read Committed (👉 সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত)

🔹 এক transaction শুধুমাত্র অন্যদের committed data পড়তে পারে।
🔹 Uncommitted data দেখা যায় না।

📘 Example:

• T1 reads balance = 100
• T2 updates balance = 200 (commits)
• T1 আবার read করলে দেখে 200 😵 (value change হয়ে গেছে)

⚠️ Problem: Non-repeatable Read
📈 Use case: SQL Server, Oracle – এই level ডিফল্টভাবে ব্যবহার করে।

---

3️⃣ Repeatable Read

🔹 একবার read করা data transaction চলাকালীন সময়ে অপরিবর্তিত থাকে।
🔹 অর্থাৎ একই row বারবার পড়লেও একই value পাওয়া যাবে।
🔹 তবে নতুন row add হলে সেটা দেখা যেতে পারে (Phantom Read)।

⚠️ Problem: Phantom Read
📈 Use case: MySQL-এর default isolation level।

---

4️⃣ Serializable (🔒 Highest Isolation)

🔹 এই লেভেলে database ensure করে transactions একে অপরের থেকে সম্পূর্ণ serially execute হয়।
🔹 কোনও Dirty Read, Non-repeatable Read বা Phantom Read হয় না।

⚠️ Problem: Performance কমে যায় (lock বেশি লাগে)।
📈 Use case: Banking, Accounting, বা Financial systems যেখানে 100% consistency দরকার।

---

🧩 Quick Comparison Table

Isolation Level	Dirty Read	Non-repeatable Read	Phantom Read	Performance
Read Uncommitted	❌ Allowed	❌ Allowed	❌ Allowed	✅ Fastest
Read Committed	✅ Prevented	❌ Allowed	❌ Allowed	⚖️ Medium
Repeatable Read	✅ Prevented	✅ Prevented	❌ Allowed	⚖️ Medium-Low
Serializable	✅ Prevented	✅ Prevented	✅ Prevented	🐢 Slowest

---

💡 সহজে মনে রাখার উপায়

RU → RC → RR → S
"U Commit, Repeat, Serialize" 🧠

এই ক্রমে Isolation Level যত বাড়বে:
🔼 Consistency বাড়বে
🔽 Performance কমবে

---

🔒 Transaction Phenomena Explained

Phenomenon	Description	Prevented by
Dirty Read	Uncommitted data পড়া	Read Committed ↑
Non-repeatable Read	একই row দু’বার পড়লে value change হয়	Repeatable Read ↑
Phantom Read	একই query দু’বার করলে নতুন row দেখা যায়	Serializable ↑

---

উপসংহার

Transaction Isolation Level হলো database consistency, concurrency আর performance এর মধ্যে balance বজায় রাখার উপায়। তুমি কোন level ব্যবহার করবে সেটা নির্ভর করে তোমার application-এর nature এর উপর।

🔹 High performance দরকার? → Read Committed
🔹 High consistency দরকার? → Serializable
🔹 Balanced system চাইলে? → Repeatable Read