数据库事务

数据库事务是现代计算环境的重要组成部分，代表在数据库管理系统 (DBMS) 或类似系统中执行的工作单元，以独立于其他事务的一致且可靠的方式进行处理。

数据库事务的起源和早期提及

数据库背景下的事务概念是在 20 世纪 60 年代随着数据库管理系统的出现而首次引入的。 IBM 的 System R 是最早实现 SQL 语言的系统之一，人们通常认为它在 20 世纪 70 年代开发并推广了原子事务的概念。

正如我们今天所知，数据库事务在 1983 年计算机科学家 Jim Gray 和 Andreas Reuter 发表的一篇开创性论文中得到了进一步完善，他们在论文中提出了表征可靠事务的 ACID 属性（原子性、一致性、隔离性、持久性）。

什么是数据库事务？

数据库事务是作为单个逻辑工作单元执行的一个或多个操作的序列。它用于在操作数据库中的数据时提供更高的可靠性和完整性。事务中包含的操作范围包括读取数据（SQL 中的 SELECT 语句）、修改现有数据（UPDATE 或 DELETE 语句）或插入新数据（INSERT 语句）。

数据库环境中的事务有两个主要目的：

1. 提供可靠的工作单元，即使在系统故障、执行停止（完全或部分）并且数据库上的许多操作仍未完成、状态不明确的情况下，也可以从故障中正确恢复并保持数据库一致。

2. 在同时访问数据库的程序之间提供隔离。如果不提供这种隔离，程序的结果可能是错误的。

数据库事务的内部结构和功能

每个数据库事务都遵循基本的 ACID 原则：

1. 原子性： 原子性确保事务被视为单个不可分割的单元，该单元要么完全成功，要么完全失败。如果事务的任何部分失败，则整个事务失败，并且数据库状态保持不变。

2. 一致性： 一致性属性确保任何事务都能将数据库从一种有效状态转变为另一种有效状态。数据库应该满足一组特定的约束，而事务是转换状态的正确方法。

3. 隔离： 隔离属性确保事务的并发执行使数据库处于与顺序执行事务相同的状态。

4. 耐用性： 持久性保证事务一旦提交，即使在系统出现故障的情况下，它也将保持提交状态。

数据库事务的主要特征

数据库事务的关键特征（最显着的是 ACID 属性）包括其原子性、跨数据库保持一致性的能力、独立执行和持久结果。

• 原子性有助于错误恢复，并通过确保事务无法完成时不会应用其任何影响来确保数据库完整性。
• 一致性可以保护数据库的完整性约束并防止损坏。
• 隔离性保证并发事务不会互相干扰。
• 持久性可确保即使出现系统故障，成功事务的更改也能持续存在。

数据库事务的类型

数据库事务有两种主要类型：平面（或标准）事务和嵌套事务。

使用数据库事务：常见挑战和解决方案

数据库事务最常见的挑战之一是处理并发控制。并发事务可能会导致各种冲突和问题，例如脏读、不可重复读和幻读。

这些问题的解决方案通常涉及特定的事务隔离级别和锁定机制，以确保事务不会相互干扰。

另一个挑战是在系统发生故障时确保事务的持久性。这通常通过日志记录和预写日志记录来处理，它们在将更改应用于数据库之前将更改记录到日志中。

数据库事务与类似概念

数据库事务可以与数据库操作和数据库进程等类似概念进行比较。虽然数据库操作是单个操作（例如读取或写入），但事务包含作为单个工作单元的多个操作。

区分事务的主要特征是它们对 ACID 属性的遵守、它们的原子性质以及它们在维护数据库一致性和完整性方面的作用。

数据库事务的未来展望

数据库事务的未来可能会受到分布式数据库和微服务架构的持续趋势的影响。这些范例带来了新的挑战，特别是在跨多个分布式系统维护 ACID 属性方面。

人们正在探索 Saga 模式或最终一致性模型等新方法来处理这些环境中的事务。此外，融入分布式交易原理的区块链技术也可能影响该领域的未来发展。

代理服务器和数据库事务

代理服务器（如 OneProxy 提供的代理服务器）可以在数据库事务中发挥至关重要的作用，尤其是在分布式数据库环境中。它们可以提供额外的安全和匿名层，保护数据库免受未经授权的访问，并可能通过缓存提高性能。

代理服务器还可以用于在高流量场景中分配负载，并且可以通过促进不同数据库系统之间的通信来发挥管理分布式事务的作用。

相关链接

有关数据库事务的更多信息，请考虑以下资源：

1. 数据库系统：全书
2. DBMS 中的 ACID 属性
3. 数据库系统中的事务
4. 微服务中的分布式事务

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