Транзакції бази даних є важливими компонентами сучасних обчислювальних середовищ, що представляють собою одиницю роботи, що виконується в системі керування базою даних (СУБД) або подібній системі, яка обробляється узгодженим і надійним способом незалежно від інших транзакцій.
Походження та ранні згадки про транзакції бази даних
Концепція транзакції в контексті баз даних була вперше представлена в 1960-х роках з появою систем управління базами даних. IBM System R, одна з перших систем, яка реалізує мову SQL, часто приписують розвитку та популяризації концепції атомарних транзакцій у 1970-х роках.
Транзакція бази даних, як ми її знаємо сьогодні, була вдосконалена в основоположній статті 1983 року комп’ютерних вчених Джима Грея та Андреаса Рейтера, де вони виклали властивості ACID (атомарність, узгодженість, ізоляція, довговічність), які характеризують надійну транзакцію.
Що таке транзакція бази даних?
Транзакція бази даних — це послідовність однієї або кількох операцій, що виконуються як єдина логічна одиниця роботи. Він використовується для забезпечення більшої надійності та цілісності під час маніпулювання даними в базі даних. Операції, включені в транзакцію, можуть варіюватися від читання даних (оператор SELECT у SQL) до зміни існуючих даних (оператор UPDATE або DELETE) або вставлення нових даних (оператор INSERT).
Транзакції в середовищі бази даних мають дві основні мети:
-
Забезпечити надійні одиниці роботи, які дозволяють правильно відновлюватися після збоїв і підтримувати узгодженість бази даних навіть у випадках системного збою, коли виконання припиняється (повністю або частково), а багато операцій з базою даних залишаються незавершеними з незрозумілим статусом.
-
Для забезпечення ізоляції між програмами, які одночасно звертаються до бази даних. Якщо ця ізоляція не надається, результат програми, можливо, є помилковим.
Внутрішня структура та функціонування транзакцій бази даних
Кожна транзакція бази даних відповідає основним принципам ACID:
-
Атомарність: Атомарність гарантує, що транзакція розглядається як єдина неподільна одиниця, яка або повністю успішна, або повністю провалена. Якщо будь-яка частина транзакції завершується помилкою, вся транзакція завершується невдало, а стан бази даних залишається незмінним.
-
Консистенція: Властивість узгодженості гарантує, що будь-яка транзакція переводить базу даних з одного дійсного стану в інший. База даних має задовольняти певний набір обмежень, а транзакції є правильним способом трансформації стану.
-
Ізоляція: Властивість ізоляції гарантує, що одночасне виконання транзакцій залишає базу даних у тому самому стані, ніби транзакції виконувалися послідовно.
-
Довговічність: Довговічність гарантує, що коли транзакція була зафіксована, вона залишатиметься зафіксованою навіть у разі системного збою.
Основні характеристики транзакцій бази даних
Ключові особливості транзакцій бази даних, які особливо характеризуються властивостями ACID, включають їх атомарну природу, здатність підтримувати узгодженість між базами даних, ізольоване виконання та довгострокові результати.
- Атомарність допомагає у виправленні помилок і забезпечує цілісність бази даних, гарантуючи, що якщо транзакція не може завершитися, жоден із її ефектів не застосований.
- Узгодженість захищає обмеження цілісності бази даних і запобігає пошкодженню.
- Ізоляція гарантує, що одночасні транзакції не заважають одна одній.
- Надійність гарантує, що зміни в успішній транзакції зберігаються навіть у разі збою системи.
Типи транзакцій бази даних
Існує два основних типи транзакцій бази даних: плоскі (або стандартні) транзакції та вкладені транзакції.
| Тип транзакції | опис |
|---|---|
| Плоські транзакції | Це найпоширеніші транзакції, де всі операції виконуються одночасно і немає вкладеної структури. |
| Вкладені транзакції | Вони є більш складними та можуть бути вбудовані в інші транзакції. Вони забезпечують більшу гнучкість і контроль над операціями з базою даних, а також дозволяють часткові фіксації. |
Використання транзакцій бази даних: загальні проблеми та рішення
Однією з найпоширеніших проблем із транзакціями бази даних є контроль паралельності. Одночасні транзакції можуть призвести до різноманітних конфліктів і проблем, таких як брудне читання, неповторюване читання та фантомне читання.
Рішення цих проблем часто включають певні рівні ізоляції транзакцій і механізми блокування, щоб гарантувати, що транзакції не заважають одна одній.
Інша проблема полягає в забезпеченні довговічності транзакцій у разі збою системи. Зазвичай це вирішується за допомогою ведення журналу та попереднього запису, які записують зміни до журналу перед тим, як їх застосувати до бази даних.
Транзакції бази даних проти подібних понять
Транзакції бази даних можна порівняти з подібними поняттями, як операції з базою даних і процеси бази даних. У той час як операція з базою даних є однією дією, як читання або запис, транзакція включає кілька операцій як єдину одиницю роботи.
Основними характеристиками, які відрізняють транзакції, є їх дотримання властивостей ACID, їх атомарна природа та їх роль у підтримці узгодженості та цілісності бази даних.
Майбутні перспективи транзакцій бази даних
Ймовірно, на майбутнє транзакцій бази даних вплине триваюча тенденція до розподілених баз даних і архітектур мікросервісів. Ці парадигми створюють нові виклики, зокрема у підтримці властивостей ACID у кількох розподілених системах.
Для обробки транзакцій у цих середовищах досліджуються нові підходи, такі як шаблон Saga або можлива модель узгодженості. Крім того, технологія блокчейн, яка включає в себе принципи розподілених транзакцій, також може вплинути на майбутні розробки в цій галузі.
Проксі-сервери та транзакції баз даних
Проксі-сервери, як і ті, що надаються OneProxy, можуть відігравати вирішальну роль у транзакціях баз даних, особливо в середовищах розподілених баз даних. Вони можуть забезпечити додатковий рівень безпеки та анонімності, захистити бази даних від несанкціонованого доступу та потенційно підвищити продуктивність за допомогою кешування.
Проксі-сервери також можна використовувати для розподілу навантаження в сценаріях з високим трафіком і можуть відігравати роль в управлінні розподіленими транзакціями, полегшуючи зв’язок між різними системами баз даних.
Пов'язані посилання
Щоб отримати додаткові відомості про транзакції бази даних, розгляньте ці ресурси:
- Системи баз даних: повна книга
- Властивості ACID в СУБД
- Транзакції в системах баз даних
- Розподілені транзакції в мікросервісах
Пам’ятайте, що OneProxy може забезпечити надійні, захищені проксі-сервери, необхідні для керування транзакціями бази даних у будь-якому середовищі.
