Транзакция базы данных символизирует единицу работы , выполняемую в системе управления базой данных (или аналогичной системе) с базой данных , которая обрабатывается последовательным и надежным способом, независимым от других транзакций. Транзакция обычно представляет собой любое изменение в базе данных. Транзакции в среде базы данных имеют две основные цели:
В системе управления базами данных транзакция — это отдельная единица логики или работы, иногда состоящая из нескольких операций. Любое логическое вычисление, выполняемое в базе данных в согласованном режиме, называется транзакцией. Одним из примеров является перевод с одного банковского счета на другой: полная транзакция требует вычитания суммы, подлежащей переводу, с одного счета и добавления этой же суммы на другой.
Транзакция базы данных по определению должна быть атомарной (она должна быть либо полной, либо не иметь никакого эффекта), согласованной (она должна соответствовать существующим ограничениям в базе данных), изолированной (она не должна влиять на другие транзакции) и устойчивой. (он должен быть записан в постоянное хранилище). [1] Специалисты по базам данных часто называют эти свойства транзакций базы данных аббревиатурой ACID .
Базы данных и другие хранилища данных, для которых целостность данных имеет первостепенное значение, часто включают в себя возможность обработки транзакций для поддержания целостности данных. Одна транзакция состоит из одной или нескольких независимых единиц работы, каждая из которых считывает и/или записывает информацию в базу данных или другое хранилище данных. Когда это происходит, часто важно гарантировать, что вся такая обработка оставляет базу данных или хранилище данных в согласованном состоянии.
Примеры систем двойной записи часто иллюстрируют концепцию транзакций. При двойной записи каждый дебет требует записи соответствующего кредита. Если кто-то выписывает чек на 100 долларов для покупки продуктов, транзакционная система учета с двойной записью должна записать следующие две записи, чтобы охватить одну транзакцию:
Транзакционная система либо пропустит обе записи, либо обе записи завершится неудачно. Рассматривая запись нескольких записей как атомарную транзакционную единицу работы, система поддерживает целостность записанных данных. Другими словами, ни у кого не возникает ситуация, когда дебет регистрируется, но не регистрируется соответствующий кредит, или наоборот.
Транзакционная база данных — это СУБД , которая предоставляет свойства ACID для ограниченного набора операций с базой данных (начало-фиксация). Транзакции гарантируют, что база данных всегда находится в согласованном состоянии, даже в случае одновременных обновлений и сбоев. [2] Все операции записи в транзакции имеют эффект «все или ничего», то есть либо транзакция завершается успешно, и все записи вступают в силу, либо в противном случае база данных переводится в состояние, в котором отсутствуют какие-либо операции записи. сделки. Транзакции также гарантируют, что результат параллельных транзакций удовлетворяет определенным гарантиям, известным как уровень изоляции . Высшим уровнем изоляции является сериализуемость , которая гарантирует, что эффект от параллельных транзакций эквивалентен их последовательному (т. е. последовательному) выполнению.
Большинство современных систем управления реляционными базами данных поддерживают транзакции. Базы данных NoSQL отдают приоритет масштабируемости наряду с поддержкой транзакций, чтобы гарантировать согласованность данных в случае одновременных обновлений и доступа.[update]
В системе базы данных транзакция может состоять из одного или нескольких операторов и запросов манипулирования данными, каждый из которых читает и/или записывает информацию в базу данных. Пользователи систем баз данных считают согласованность и целостность данных очень важными. Простая транзакция обычно выдается в систему базы данных на таком языке, как SQL , завернутая в транзакцию, используя шаблон, аналогичный следующему:
Операция фиксации транзакции сохраняет все результаты манипуляций с данными в рамках транзакции в базе данных. Операция отката транзакции не сохраняет в базе данных частичные результаты манипуляций с данными в рамках транзакции. Ни в коем случае нельзя фиксировать частичную транзакцию в базе данных, поскольку это приведет к тому, что база данных окажется в несогласованном состоянии.
Внутри многопользовательских баз данных хранятся и обрабатываются транзакции, часто с использованием идентификатора транзакции или XID.
Существует множество различных способов реализации транзакций, кроме простого способа, описанного выше. Например, вложенные транзакции — это транзакции, которые содержат внутри себя операторы, запускающие новые транзакции (т. е. субтранзакции). Многоуровневые транзакции — это вариант вложенных транзакций, в которых субтранзакции происходят на разных уровнях многоуровневой системной архитектуры (например, одна операция на уровне ядра базы данных, одна операция на уровне операционной системы). [3] Другим видом сделки является компенсационная сделка .
Транзакции доступны в большинстве реализаций баз данных SQL, хотя и с разным уровнем надежности. Например, MySQL начал поддерживать транзакции с ранней версии 3.23, но механизм хранения InnoDB не использовался по умолчанию до версии 5.5. Ранее доступный механизм хранения MyISAM не поддерживает транзакции.
Транзакция обычно запускается с помощью этой команды BEGIN(хотя стандарт SQL предписывает это START TRANSACTION). Когда система обрабатывает COMMITзапрос, транзакция завершается успешным завершением. Оператор ROLLBACKтакже может завершить транзакцию, отменяя любую работу, выполненную с момента BEGIN. Если автофиксация была отключена в начале транзакции, автофиксация также будет повторно включена по окончании транзакции.
Можно установить уровень изоляции как для отдельных транзакционных операций, так и глобально. На самом высоком уровне ( READ COMMITTED) результат любой операции, выполненной после начала транзакции, останется невидимым для других пользователей базы данных до тех пор, пока транзакция не завершится. На самом низком уровне ( READ UNCOMMITTED), который иногда может использоваться для обеспечения высокого параллелизма, такие изменения будут сразу видны.
Реляционные базы данных традиционно состоят из таблиц с полями и записями фиксированного размера. Базы данных объектов содержат BLOB-объекты переменного размера , возможно, сериализуемые или содержащие mime-тип . Фундаментальное сходство между реляционными и объектными базами данных — это запуск и фиксация или откат .
После запуска транзакции записи или объекты базы данных блокируются либо только для чтения, либо для чтения и записи. Затем могут происходить операции чтения и записи. После того как транзакция полностью определена, изменения фиксируются или откатываются атомарно , так что в конце транзакции не возникает несогласованности .
Системы баз данных реализуют распределенные транзакции [4] как транзакции, осуществляющие доступ к данным на нескольких узлах. Распределенная транзакция применяет свойства ACID на нескольких узлах и может включать в себя такие системы, как базы данных, менеджеры хранения, файловые системы, системы обмена сообщениями и другие менеджеры данных. В распределенной транзакции обычно существует организация, координирующая весь процесс, чтобы гарантировать, что все части транзакции применяются ко всем соответствующим системам. Более того, интеграция системы хранения как услуги (StaaS) в эти среды имеет решающее значение, поскольку она предлагает практически бесконечный пул ресурсов хранения, включающий ряд классов облачных хранилищ данных с различной доступностью, масштабируемостью и свойствами ACID. Эта интеграция необходима для достижения более высокой доступности, сокращения времени отклика и экономической эффективности в приложениях с интенсивным использованием данных, развернутых в облачных хранилищах данных. [5]
Файловая система Namesys Reiser4 для Linux [6] поддерживает транзакции, а начиная с Microsoft Windows Vista файловая система Microsoft NTFS [7] поддерживает распределенные транзакции по сетям. Проводятся исследования файловых систем с более согласованными данными, таких как транзакционная файловая система Warp (WTF). [8]