Транзакции и целостность баз данных

Понятие транзакции имеет непосредственную связь с понятием целостности БД. Очень часто БД может обладать такими ограничениями целостности, которые просто невозможно не нарушить, выполняя только один оператор изменения БД. Поэтому для поддержания подобных ограничений целостности допускается их нарушение внутри транзакции с тем условием, чтобы к моменту завершения транзакции условия целостности были соблюдены. Несоблюдение этого условия приводит к тому, что вместо фиксации результатов транзакции происходит ее откат (т.е. вместо оператора COMMIT выполняется оператор ROLLBACK), и БД остается в таком состоянии, в котором находилась к моменту начала транзакции, т.е. в целостном состоянии.

При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД.

С управлением транзакциями в многопользовательской СУБД связаны важные понятия сериализации транзакций и сериального плана выполнения смеси транзакций. Под сериализаций параллельно выполняющихся транзакций понимается такой порядок планирования их работы, при котором суммарный эффект смеси транзакций эквивалентен эффекту их некоторого последовательного выполнения. Сериальный план выполнения смеси транзакций - это такой план, который приводит к сериализации транзакций. Существует несколько базовых алгоритмов сериализации транзакций. В централизованных СУБД наиболее распространены алгоритмы, основанные на синхронизационных захватах объектов БД. При использовании любого алгоритма сериализации возможны ситуации конфликтов между двумя или более транзакциями по доступу к объектам БД. В этом случае для поддержания сериализации необходимо выполнить откат (ликвидировать все изменения, произведенные в БД) одной или более транзакций.

Уровни изоляции

Стандарт SQL/92 определяет уровни изоляции транзакций в многопользовательской системе через отсутствие таких аномалий доступа к базе данных, которые могут в конечном итоге угрожать целостности данных. В стандарте различаются следующие аномалии:

· Потерянные изменения. Транзакция Т1 читает данные. Транзакция Т2 читает те же данные. Транзакция T1 на основании прочитанного значения вычисляет новое значение данных, записывает его в базу данных и завершается. Транзакция T2 на основании прочитанного значения вычисляет новое значение данных, записывает его в базу данных и завершается. В результате значение, записанное транзакцией Т2, "затрет" значение, записанное транзакцией Т1.

· Грязное чтение. Транзакция Т1 изменяет некоторые данные, но еще не завершается. Транзакция Т2 читает эти же данные (с изменениями, внесенными транзакцией Т1) и принимает на их основе какие-то решения. Транзакция Т1 выполняет откат. В результате решение, принятое транзакцией Т2 основано на неверных данных.

· Неповторяющееся чтение. Транзакция Т1 в ходе своего выполнения несколько раз читает одни и те же данные. Транзакция Т2 в интервалах между чтениями транзакцией Т1 изменяет эти данные и фиксируется. В результате оказывается, что чтения одних и тех же данных в транзакции Т1 дает разные результаты.

· Фантом. Транзакция Т1 в ходе своего выполнения несколько раз выбирает множество строк по одним и тем же критериям. Транзакция Т2 в интервалах между выборками транзакции Т1 добавляет или удаляет строки или изменяет столбцы некоторых строк, используемых в критерии выборки, и фиксируется. В результате оказывается, что одни и те же выборки в транзакции Т1 выбирают разные множество строк.

Определение уровней изоляции в стандарте: