Транзакция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Транза́кция (англ. transaction) — в информатике, группа последовательных операций, которая представляет из себя логическую единицу работы с данными. Транзакция может быть выполнена целиком либо успешно, соблюдая целостность данных и независимо от параллельно идущих других транзакций, либо не выполнена вообще и тогда она не должна произвести никакого эффекта. Транзакции обрабатываются транзакционными системами, в процессе работы которых создается история транзакций.

Следующий пример позволит понять основные понятия в данной статье. Необходимо перевести с банковского счета номер 5 на счет номер 7 сумму в 10 денежных единиц. Этого можно достичь, к примеру, приведенной последовательностью действий:

Начать транзакцию
   прочесть баланс на счету номер 5
   уменьшить баланс на 10 денежных единиц
   сохранить новый баланс счета номер 5
   прочесть баланс на счету номер 7
   увеличить баланс на 10 денежных единиц    
   сохранить новый баланс счета номер 7
Окончить транзакцию

Эти действия представляют из себя логическую единицу работы "перевод суммы между счетами", и таким образом, являются транзакцией. Если прервать данную транзакцию, к примеру, в середине, и не аннулировать все изменения, легко оставить владельца счета номер 5 без 10 единиц, тогда как владелец счета номер 7 их не получит.

Различают обычные и распределённые транзакции. Распределённые транзакции подразумевают использование больше чем одной транзакционной системы и требуют намного более сложной логики (например, two-phase commit — двухфазный протокол подтверждения успеха). Также, в некоторых системах реализованы автономные транзакции, или под-транзакции, которые являются автономной частью родительской транзакции.

Обычно транзакции базируются на свойствах атомарности, непротиворечивости, изоляции и долговечности (см. ACID) и наиболее распространены в СУБД. В идеале транзакции разных пользователей должны выполняться так, чтобы создавалась иллюзия, что пользователь текущей транзакции — единственный. Однако, в реальности, по соображениям производительности и для выполнения некоторых специальных задач, СУБД предоставляют различные уровни изоляции транзакций.

[править] Уровни изоляции транзакций

Уровни описаны в порядке увеличения изоляции транзакций и надёжности работы с данными

• 0 — Read Uncommited (Dirty Read) — чтение незафиксированных изменений своей транзакции и конкурирующих транзакций, возможны нечистые, неповторяемые чтения и фантомы
• 1 — Read Commited — чтение всех изменений своей транзакции и зафиксированных изменений конкурирующих транзакций, нечистые чтения невозможны, возможны неповторяемые чтения и фантомы
• 2 — Repeatable Read (Snapshot) — чтение всех изменений своей транзакции, любые изменения, внесённые конкурирующими транзакциями после начала своей недоступны, нечистые и неповторяемые чтения невозможны, возможны фантомы
• 3 — Serializable — cериализуемые транзакции, то есть транзакции, результат действия которых не зависит от порядка выполнения шагов транзакции (запрещено чтение всех данных изменённых с начала транзакции, в том числе и своей транзакцией)

Чем выше уровень изоляции, тем больше требуется ресурсов, чтобы их поддерживать.

Чаще всего используется уровень 1 (Read Commited). Уровень 0 используется в основном для отслеживания изменений длительных транзакций. Уровень 2 — это то самое (теоретическое) понимание изоляции транзакций. Уровень 3 удобен для оптимизаторов СУБД.

[править] Свойства serializable транзакций^[1]

1. Транзакция неделима в том смысле, что представляет собой единое целое. Все ее компоненты либо имеют место, либо нет. Не бывает частичной транзакции. Если может быть выполнена лишь часть транзакции, она отклоняется.
2. Транзакция является согласованной, потому что не нарушает бизнес-логику и отношения между элементами данных. Это свойство очень важно при разработке клиент-серверных систем, поскольку в хранилище данных поступает большое количество транзакций от разных систем и объектов. Если хотя бы одна из них нарушит целостность данных, то все остальные могут выдать неверные результаты.
3. Транзакция всегда изолированна, поскольку ее результаты самодостаточны. Они не зависят от предыдущих или последующих транзакций – это свойство называется сериализуемостью и означает, что транзакции в последовательности независимы.
4. Транзакция устойчива. После своего завершения она сохраняется в системе, которую ничто не может вернуть в исходное (до начала транзакции) состояние, т.е. происходит фиксация транзакции, означающая, что ее действие постоянно даже при сбое системы. При этом подразумевается некая форма хранения информации в постоянной памяти как часть транзакции.

[править] Журнал транзакций

Одним из возможных способов реализации транзакционных систем является ведение журнала транзакций. Журнал транзакций — это структура данных транзакционной системы, в которой хранятся записи о планирующихся операциях. Работа с ним состоит из трёх шагов:

1. Записать намерение произвести некоторые операции
2. Выполнить задание
3. Записать, что всё сделано без ошибок

Журнал транзакций в сочетании с сегментом отката (область, в которой хранится копия всех изменяемых в ходе транзакции данных) гарантирует целостность данных. В случае сбоя запускается процедура восстановления, которая просматривает отдельные его записи следующим образом:

• Если повреждена запись, то сбой произошёл во время проставления отметки в журнале. Значит, ничего важного не потерялось, игнорируем эту ошибку.
• Если все записи помечены как успешно выполненные, то сбой произошёл между транзакциями, здесь также нет потерь.
• Если в журнале есть незавершённая транзакция, то сбой произошёл во время записи на диск. В этом случае мы восстанавливаем старую версию данных из сегмента отката.

Следует заметить, что данный механизм как правило используется в серверах с блокировочной структурой, т.к. многоверсионная архитектура сама по себе представляет своеобразную реализацию такого лога, и потому теоретически не требует восстановительных операций после сбоя.

[править] См. также

[править] Ссылки

• http://www.intuit.ru/department/database/sql/16/