Введение в базы данных Ограничения, присущие файловым системам

Лекция 7. Поддержание механизма транзакций. Проблемы параллелизма транзакций

7 Поддержание механизма транзакций. Проблемы параллелизма транзакций
7.1 Понятие транзакции. Свойства транзакций
Транзакция — это последовательность операторов манипулирования данными, выполняющаяся как единое целое и переводящая базу данных из одного целостного состояния в другое.
Кем определяется, какая последовательность операций над базой данных составляет транзакцию? Конечно, однозначно именно разработчик приложений определяет, какая последовательность операций составляет единое целое, то есть транзакцию. Разработчик определяет это исходя из смысла обработки данных, чтобы последовательность действий составляла с его точки зрения некоторую одну неразрывную работу.
Допустим, выделим работу по вводу данных о поступивших новых книгах в библиотеку. Эту операцию можно разбить на две последовательные: сначала ввод данных о книге — это новая строка в таблице BOOKS, а потом ввод данных обо всех экземплярах новой книги — это ввод набора новой строки в таблицу EXEMPLAR. Если эта последовательность работ будет прервана, то база данных не будет соответствовать реальному объекту, поэтому желательно выполнять ее как единую работу над базой данных.
Система, поддерживающая механизм транзакций, гарантирует, что если во время выполнения неких обновлений произошла ошибка любой природы, то все эти обновления будут аннулированы.
Традиционные плоские транзакции обладают четырьмя свойствами, известными как ACID: атомарность (Atomicity), согласованность (Consistency), изолированность (Isolation), долговечность (Durability). Традиционные транзакции называют ACID-транзакциями. Упомянутые выше свойства означают следующее:
Свойство атомарности выражается в том, что транзакция должна быть выполнена в целом или не выполнена вовсе.
Свойство согласованности гарантирует, что по мере выполнения транзакций данные переходят из одного согласованного состояния в другое без обязательной поддержки согласованности на промежуточных этапах выполнения операторов транзакции.
Свойство изолированности означает, что конкурирующие за доступ к базе данных транзакции физически обрабатываются последовательно, изолированно друг от друга, но для пользователей это выглядит так, как будто они выполняются параллельно.
Свойство долговечности трактуется следующим образом: если транзакция завершена успешно, то те изменения в данных, которые были ею произведены, не могут быть потеряны ни при каких обстоятельствах (даже если в следующий момент времени после нормального завершения транзакции произойдет ошибка или системный сбой).
Под управлением транзакциями понимается способность управлять различными операциями над данными, которые выполняются внутри реляционной СУБД. Прежде всего, имеется в виду выполнение операторов INSERT, UPDATE и DELETE. После успешного выполнения команд, заключенных в тело одной транзакции, немедленного изменения данных не происходит. Для окончательного завершения транзакции существуют так называемые команды управления транзакциями, с помощью которых можно либо сохранить в базе данных все изменения, произошедшие в ходе ее выполнения, либо полностью их отменить.
Существует два способа (две команды) завершения транзакций: фиксация (COMMIT) и откат (ROLLBACK).
Фиксация транзакции — действие, обеспечивающее запись на диск изменений в БД, которые были сделаны в процессе выполнения транзакции. До тех пор пока транзакция не зафиксирована, еще возможно аннулирование изменений и восстановление БД в состояние, предшествующее началу выполнения транзакции. В результате фиксации транзакции все изменения в БД становятся постоянными. Если в процессе выполнения транзакции возникает исключительная ситуация, которая делает невозможным нормальное завершение данной транзакции, база данных должна быть возвращена в исходное состояние.
Откат транзакции — это действие, аннулирующее все изменения данных, которые были выполнены операторами SQL в теле текущей незавершенной транзакции.
Следующая схема демонстрирует принцип использования транзакций.

Рисунок 7.1 - Принцип использования транзакций
Новая транзакция начинается с начала каждого сеанса работы с базой данных. Далее все выполняемые SQL-операторы будут входить в одну транзакцию до тех пор, пока не будет выполнен оператор COMMIT WORK или ROLLBACK WORK.
Оператор COMMIT WORK завершает текущую транзакцию, выполняя фиксацию сделанных изменений в базе данных. Иногда говорят, что оператор COMMIT WORK фиксирует транзакцию.
Оператор ROLLBACK WORK выполняет откат транзакции, отменяя действие всех SQL-операторов, выполненных в текущей транзакции.
Логически транзакция должна объединять только выполнение взаимосвязанных операций. Однако, если делать транзакции "очень большими", состоящими из последовательности не связанных между собой операторов, то любой сбой, автоматически выполняющий откат транзакции, повлияет на отмену действий, которые могли бы быть успешно завершены при более "коротких" транзакциях.