Транзакции баз данных являются важными компонентами современных вычислительных сред и представляют собой единицу работы, выполняемую в системе управления базами данных (СУБД) или аналогичной системе, обрабатываемую последовательным и надежным образом, независимо от других транзакций.
Происхождение и ранние упоминания транзакций баз данных
Понятие транзакции в контексте баз данных впервые было введено в 1960-х годах с появлением систем управления базами данных. IBM System R, одна из первых систем, реализовавших язык SQL, часто приписывают разработку и популяризацию концепции атомарных транзакций в 1970-х годах.
Транзакция базы данных в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, была дополнительно усовершенствована в плодотворной статье 1983 года ученых-компьютерщиков Джима Грея и Андреаса Рейтера, где они изложили свойства ACID (атомарность, согласованность, изоляция, долговечность), которые характеризуют надежную транзакцию.
Что такое транзакция базы данных?
Транзакция базы данных — это последовательность одной или нескольких операций, выполняемых как единая логическая единица работы. Он используется для обеспечения большей надежности и целостности при манипулировании данными в базе данных. Операции, включенные в транзакцию, могут варьироваться от чтения данных (оператор SELECT в SQL) до изменения существующих данных (оператор UPDATE или DELETE) или вставки новых данных (оператор INSERT).
Транзакции в среде базы данных имеют две основные цели:
-
Обеспечить надежные единицы работы, которые позволяют правильно восстанавливаться после сбоев и поддерживать целостность базы данных даже в случае сбоя системы, когда выполнение останавливается (полностью или частично) и многие операции над базой данных остаются незавершенными с неясным статусом.
-
Чтобы обеспечить изоляцию между программами, одновременно обращающимися к базе данных. Если эта изоляция не предусмотрена, результат программы может оказаться ошибочным.
Внутренняя структура и функционирование транзакций базы данных
Каждая транзакция базы данных подчиняется фундаментальным принципам ACID:
-
Атомность: Атомарность гарантирует, что транзакция рассматривается как единая неделимая единица, которая либо завершается полным успехом, либо полностью завершается неудачей. Если какая-либо часть транзакции завершается сбоем, вся транзакция завершается с ошибкой, а состояние базы данных остается неизменным.
-
Последовательность: Свойство согласованности гарантирует, что любая транзакция переводит базу данных из одного допустимого состояния в другое. База данных должна удовлетворять определенному набору ограничений, а транзакции — правильный способ преобразования состояния.
-
Изоляция: Свойство изоляции гарантирует, что одновременное выполнение транзакций оставляет базу данных в том же состоянии, как если бы транзакции выполнялись последовательно.
-
Долговечность: Долговечность гарантирует, что однажды зафиксированная транзакция останется зафиксированной даже в случае сбоя системы.
Ключевые особенности транзакций базы данных
Ключевые особенности транзакций базы данных, в первую очередь характеризуемые свойствами ACID, включают их атомарную природу, способность поддерживать согласованность между базами данных, изолированное выполнение и долгосрочные результаты.
- Атомарность помогает устранить ошибки и обеспечивает целостность базы данных, гарантируя, что в случае невозможности завершения транзакции ни один из ее эффектов не будет применен.
- Согласованность защищает ограничения целостности базы данных и предотвращает повреждение.
- Изоляция гарантирует, что параллельные транзакции не мешают друг другу.
- Долговечность гарантирует, что изменения успешной транзакции сохранятся даже в случае сбоя системы.
Типы транзакций базы данных
Существует два основных типа транзакций базы данных: плоские (или стандартные) транзакции и вложенные транзакции.
| Тип операции | Описание |
|---|---|
| Плоские сделки | Это наиболее распространенные транзакции, в которых все операции выполняются одновременно и нет вложенной структуры. |
| Вложенные транзакции | Они более сложны и могут быть встроены в другие транзакции. Они обеспечивают большую гибкость и контроль над операциями базы данных, а также допускают частичную фиксацию. |
Использование транзакций базы данных: общие проблемы и решения
Одной из наиболее распространенных проблем, связанных с транзакциями базы данных, является управление параллелизмом. Параллельные транзакции могут привести к различным конфликтам и проблемам, таким как грязное чтение, неповторяемое чтение и фантомное чтение.
Решения этих проблем часто включают в себя определенные уровни изоляции транзакций и механизмы блокировки, гарантирующие, что транзакции не мешают друг другу.
Еще одной проблемой является обеспечение устойчивости транзакций в случае сбоя системы. Обычно это решается путем ведения журнала и журнала с упреждающей записью, при котором изменения записываются в журнал до того, как они будут применены к базе данных.
Транзакции базы данных против подобных концепций
Транзакции базы данных можно сравнить с аналогичными понятиями, такими как операции базы данных и процессы базы данных. Хотя операция базы данных представляет собой одно действие, такое как чтение или запись, транзакция включает в себя несколько операций как одну единицу работы.
Основными характеристиками, которые отличают транзакции, являются их соответствие свойствам ACID, их атомарная природа и их роль в поддержании согласованности и целостности в базе данных.
Будущие перспективы транзакций баз данных
На будущее транзакций баз данных, вероятно, будет влиять продолжающаяся тенденция к распределенным базам данных и архитектурам микросервисов. Эти парадигмы создают новые проблемы, особенно при поддержании свойств ACID в нескольких распределенных системах.
Для обработки транзакций в этих средах изучаются новые подходы, такие как шаблон Saga или модель возможной согласованности. Кроме того, технология блокчейн, включающая в себя принципы распределенных транзакций, также может повлиять на будущие разработки в этой области.
Прокси-серверы и транзакции базы данных
Прокси-серверы, подобные тем, которые предоставляет OneProxy, могут играть решающую роль в транзакциях баз данных, особенно в средах распределенных баз данных. Они могут обеспечить дополнительный уровень безопасности и анонимности, защитить базы данных от несанкционированного доступа и потенциально повысить производительность за счет кэширования.
Прокси-серверы также могут использоваться для распределения нагрузки в сценариях с высоким трафиком и могут играть роль в управлении распределенными транзакциями, облегчая связь между различными системами баз данных.
Ссылки по теме
Для получения дополнительной информации о транзакциях базы данных рассмотрите следующие ресурсы:
- Системы баз данных: Полная книга
- Свойства ACID в СУБД
- Транзакции в системах баз данных
- Распределенные транзакции в микросервисах
Помните, что OneProxy может предоставить надежные и безопасные прокси-серверы, необходимые для управления транзакциями базы данных в любой среде.
