تراکنش‌های پایگاه داده اجزای ضروری محیط‌های محاسباتی مدرن هستند که نشان‌دهنده واحدی از کار انجام شده در یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) یا سیستم مشابه است که به روشی منسجم و قابل اعتماد مستقل از سایر تراکنش‌ها رفتار می‌شود.
خاستگاه ها و اشاره های اولیه تراکنش های پایگاه داده
مفهوم تراکنش در زمینه پایگاه های داده برای اولین بار در دهه 1960 با ظهور سیستم های مدیریت پایگاه داده مطرح شد. سیستم R آی‌بی‌ام، یکی از اولین سیستم‌هایی که زبان SQL را پیاده‌سازی کرد، اغلب به توسعه و رایج کردن مفهوم تراکنش‌های اتمی در دهه 1970 نسبت داده می‌شود.
تراکنش پایگاه داده، همانطور که امروز می شناسیم، در مقاله مهمی در سال 1983 توسط دانشمندان علوم کامپیوتر، جیم گری و آندریاس رویتر، اصلاح شد، جایی که آنها ویژگی های ACID (اتمی، سازگاری، جداسازی، دوام) را که مشخصه یک تراکنش قابل اعتماد است، بیان کردند.
تراکنش پایگاه داده چیست؟
تراکنش پایگاه داده دنباله ای از یک یا چند عملیات است که به عنوان یک واحد منطقی کار انجام می شود. برای ارائه قابلیت اطمینان و یکپارچگی بیشتر هنگام دستکاری داده ها در پایگاه داده استفاده می شود. عملیات گنجانده شده در یک تراکنش می تواند از خواندن داده ها (یک عبارت SELECT در SQL) تا اصلاح داده های موجود (یک عبارت UPDATE یا DELETE) یا درج داده های جدید (یک عبارت INSERT) باشد.
تراکنش ها در یک محیط پایگاه داده دو هدف اصلی دارند:
-
برای ارائه واحدهای کار قابل اعتماد که امکان بازیابی صحیح از خرابی ها را فراهم می کند و یک پایگاه داده را حتی در موارد خرابی سیستم، زمانی که اجرا متوقف می شود (به طور کامل یا جزئی) و بسیاری از عملیات روی یک پایگاه داده ناتمام باقی می مانند، با وضعیت نامشخص باقی می مانند.
-
برای ایجاد جداسازی بین برنامه هایی که به طور همزمان به پایگاه داده دسترسی دارند. اگر این جداسازی ارائه نشود، نتیجه برنامه احتمالاً اشتباه است.
ساختار داخلی و عملکرد معاملات پایگاه داده
هر تراکنش پایگاه داده از اصول اساسی ACID پیروی می کند:
-
اتمی بودن: اتمیسیتی تضمین می کند که یک تراکنش به عنوان یک واحد واحد و غیرقابل تقسیم تلقی می شود که یا به طور کامل موفق می شود یا به طور کامل شکست می خورد. اگر هر بخشی از تراکنش با شکست مواجه شود، کل تراکنش با شکست مواجه می شود و وضعیت پایگاه داده بدون تغییر باقی می ماند.
-
ثبات: ویژگی سازگاری تضمین می کند که هر تراکنش پایگاه داده را از یک وضعیت معتبر به حالت دیگر می آورد. پایگاه داده باید مجموعه خاصی از محدودیت ها را برآورده کند و تراکنش ها راه درستی برای تغییر وضعیت هستند.
-
جداسازی: ویژگی جداسازی تضمین می کند که اجرای همزمان تراکنش ها پایگاه داده را در همان حالتی قرار می دهد که گویی تراکنش ها به صورت متوالی اجرا شده اند.
-
ماندگاری: دوام تضمین می کند که به محض انجام یک تراکنش، حتی در صورت خرابی سیستم نیز متعهد باقی می ماند.
ویژگی های کلیدی تراکنش های پایگاه داده
ویژگی‌های کلیدی تراکنش‌های پایگاه‌داده، که به‌ویژه با ویژگی‌های ACID مشخص می‌شود، شامل ماهیت اتمی آنها، توانایی حفظ ثبات در بین پایگاه‌های داده، اجرای مجزا، و نتایج بادوام است.
- Atomicity به بازیابی خطا کمک می کند و با اطمینان از اینکه اگر تراکنش کامل نشد، هیچ یک از اثرات آن اعمال نمی شود، یکپارچگی پایگاه داده را تضمین می کند.
- سازگاری از محدودیت های یکپارچگی پایگاه داده محافظت می کند و از فساد جلوگیری می کند.
- ایزوله تضمین می کند که تراکنش های همزمان با یکدیگر تداخل نداشته باشند.
- دوام اطمینان می دهد که تغییرات یک تراکنش موفقیت آمیز حتی در صورت خرابی سیستم ادامه می یابد.
انواع تراکنش های پایگاه داده
دو نوع اصلی از تراکنش های پایگاه داده وجود دارد: تراکنش های مسطح (یا استاندارد) و تراکنش های تو در تو.
| نوع معامله | شرح |
|---|---|
| معاملات مسطح | اینها رایج ترین تراکنش هایی هستند که در آن تمام عملیات ها به یکباره اجرا می شوند و ساختار تودرتو وجود ندارد. |
| معاملات تو در تو | اینها پیچیده تر هستند و می توانند در سایر تراکنش ها جاسازی شوند. آنها انعطاف‌پذیری و کنترل بیشتری را بر روی عملیات پایگاه داده ارائه می‌کنند و اجازه انجام تعهدات جزئی را می‌دهند. |
استفاده از تراکنش های پایگاه داده: چالش ها و راه حل های رایج
یکی از رایج ترین چالش های تراکنش های پایگاه داده، کنترل همزمانی است. تراکنش‌های همزمان می‌توانند منجر به تضادها و مسائل مختلفی مانند خواندن کثیف، خواندن غیرقابل تکرار و خواندن فانتوم شوند.
راه‌حل‌های این مشکلات اغلب شامل سطوح جداسازی تراکنش‌های خاص و مکانیسم‌های قفل کردن برای اطمینان از عدم تداخل تراکنش‌ها با یکدیگر است.
چالش دیگر تضمین دوام تراکنش ها در صورت خرابی سیستم است. این کار معمولاً با ژورنال کردن و ثبت پیش‌نویس انجام می‌شود، که تغییرات را در یک گزارش قبل از اعمال شدن در پایگاه داده ثبت می‌کند.
معاملات پایگاه داده در مقابل مفاهیم مشابه
تراکنش های پایگاه داده را می توان با مفاهیم مشابهی مانند عملیات پایگاه داده و فرآیندهای پایگاه داده مقایسه کرد. در حالی که یک عملیات پایگاه داده یک عمل واحد مانند خواندن یا نوشتن است، یک تراکنش شامل چندین عملیات به عنوان یک واحد کار است.
ویژگی های اصلی که تراکنش ها را متمایز می کند، پایبندی آنها به ویژگی های ACID، ماهیت اتمی آنها و نقش آنها در حفظ ثبات و یکپارچگی در یک پایگاه داده است.
چشم اندازهای آینده در معاملات پایگاه داده
آینده تراکنش های پایگاه داده احتمالاً تحت تأثیر روند مداوم به سمت پایگاه های داده توزیع شده و معماری های میکروسرویس قرار خواهد گرفت. این پارادایم‌ها چالش‌های جدیدی به‌ویژه در حفظ ویژگی‌های ACID در سیستم‌های توزیع‌شده متعدد به همراه دارند.
رویکردهای جدیدی مانند الگوی ساگا یا مدل سازگاری نهایی برای مدیریت تراکنش ها در این محیط ها در حال بررسی هستند. علاوه بر این، فناوری بلاک چین، که اصول تراکنش های توزیع شده را در بر می گیرد، ممکن است بر تحولات آینده در این زمینه نیز تأثیر بگذارد.
سرورهای پروکسی و تراکنش های پایگاه داده
سرورهای پراکسی، مانند سرورهای ارائه شده توسط OneProxy، می توانند نقش مهمی در تراکنش های پایگاه داده، به ویژه در محیط های پایگاه داده توزیع شده ایفا کنند. آنها می‌توانند یک لایه امنیتی و ناشناس بیشتر فراهم کنند، از پایگاه‌های داده در برابر دسترسی غیرمجاز محافظت کنند و به طور بالقوه عملکرد را از طریق کش کردن بهبود ببخشند.
سرورهای پروکسی همچنین می توانند برای توزیع بار در سناریوهای پرترافیک استفاده شوند و ممکن است با تسهیل ارتباط بین سیستم های مختلف پایگاه داده در مدیریت تراکنش های توزیع شده نقش داشته باشند.
لینک های مربوطه
برای اطلاعات بیشتر در مورد تراکنش های پایگاه داده، این منابع را در نظر بگیرید:
- سیستم های پایگاه داده: کتاب کامل
- خواص ACID در DBMS
- معاملات در سیستم های پایگاه داده
- تراکنش های توزیع شده در میکروسرویس ها
به یاد داشته باشید که OneProxy می تواند سرورهای پراکسی مطمئن و مطمئنی را که برای مدیریت تراکنش های پایگاه داده در هر محیطی نیاز دارید، ارائه دهد.
