Управление распределенными транзакциями.

В распределенной системе выполнение транзакции связано с исполнением программных кодов на нескольких узлах. Транзакция это логическая единица работы, которая включает всю совокупность действий, необходимых для реализации запроса. Транзакция считается неделимым процессом, т.е. если какое либо из составляющих действий окажется не выполненным, то вся транзакция считается не выполненной. Каждый программный код, исполняемый на каком либо узле при выполнении транзакции, называется агентом. Таким образом, транзакция состоит из нескольких агентов, т.е. процессов реализующих транзакцию.

В процессе управления транзакцией выделяют управление восстановлением и управление параллельной обработкой. Первое из них базируется на протоколе двухфазной фиксации: в начале транзакции устанавливается точка фиксации данных, т.е. как бы создается копия данных, которые предполагается изменить в результате транзакции. Если транзакция завершена нормально, то точка фиксации сохраняется до выполнения следующей транзакции. Если же произошел сбой, то система возвращает состояние данных в точку фиксации, позволяя не допустить необратимого неправильного изменения БД. Управление параллельной обработкой предполагает установку блокировок на отношения, группы записей с целью не допустить изменение данных другим пользователем во время выполнения транзакции.

1) BEGIN TRAN[SACTION] (начало транзакции) – объявление начала транзакции (в журнале транзакций фиксируются первоначальные значения изменяемых данных и момент начала транзакции).

2) COMMIT TRAN[SACTION] (коммит) – фиксация транзакции (если в теле транзакции не было ошибок, то эта команда предписывает серверу зафиксировать все изменения, сделанные в транзакции, после чего в журнале транзакций помечается, что изменения зафиксированы и транзакция завершена).

3) ROLLBACK TRAN[SACTION] (откат транзакции) – откат транзакции (когда сервер встречает эту команду, происходит откат транзакции (отмена всех изменений), восстанавливается первоначальное состояние системы и в журнале транзакций отмечается, что транзакция была отменена).

4) SAVE TRAN[SACTION] (создание точки восстановления) – создание точки, до которой будет производиться откат транзакции

 

При выполнении транзакции, данные, которые она обрабатывает блокируются. Это происходит для того, чтобы во время выполнения одной транзакции, другая не изменила или не прочитала данные, которые изменены не до конца, что может в свою очередь привести к повреждению набора данных, либо к считыванию ложных данных. Пока первая транзакция не будет завершена, вторая будет ожидать момента снятия блокировки.

-- Транзакция 1

USE expert_db

BEGIN TRANSACTION

UPDATE Orders SET Mass = '1000' WHERE ID = '1008'

-- Транзакция 2

USE expert_db

BEGIN TRANSACTION

UPDATE Orders SET Distance = '100' WHERE ID = '1008'

COMMIT TRANSACTION

Транзакция 2 будет ожидать выполнения до тех пор, пока транзакция 1 не будет завершена либо откачена. Допишем строку COMMIT TRASACTION в первый запрос, выполним его, и второй запрос сразу же выполнится.

 

12.

ACID-свойства транзакций.

 

Характеристики транзакций описываются в терминах ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability – неделимость, согласованность, изолированность, устойчивость).

· Транзакция неделима в том смысле, что представляет собой единое целое. Все ее компоненты либо имеют место, либо нет. Не бывает частичной транзакции. Если может быть выполнена лишь часть транзакции, она отклоняется.

· Транзакция является согласованной, потому что не нарушает бизнес-логику и отношения между элементами данных, что обеспечивает целостность данных. Это свойство очень важно при разработке клиент-серверных систем, поскольку в хранилище данных поступает большое количество транзакций от разных подсистем и объектов. Если хотя бы одна из них нарушит целостность данных, то все остальные могут выдать неверные результаты.

· Транзакция всегда изолирована, поскольку ее результаты самодостаточны. Они не зависят от предыдущих или последующих транзакций – это свойство называется сериализуемостью и означает, что транзакции в последовательности независимы (каждая транзакций отделена от эффекта других транзакций).

· Транзакция устойчива. После своего завершения она сохраняется в системе и выполняется фиксация транзакции, означающая, что ее действие постоянно даже при сбое системы. При этом подразумевается некая форма хранения информации в постоянной памяти как часть транзакции. Ядро базы данных должно быть спроектировано так, чтобы даже в случае выхода из строя устройства данных, БД можно было восстановить до состояния последней подтвержденной перед сбоем транзакции.

+Указанные выше правила выполняет СУБД-сервер.

Согласованность состояния баз данных при параллельном выполнении нескольких транзакций обеспечивается механизмами блокировок и временных отметок:

механизм блокировки создает такие условия, что график параллельного выполнения транзакций будет эквивалентен некоторому варианту последовательного выполнения этих транзакций (в режиме ожидания последующей транзакцией завершения предыдущей)

механизм обработки временных меток гарантирует, что график параллельного выполнения транзакций будет эквивалентен конкретному варианту последовательного выполнения этих транзакций в соответствии с их временными отметками (альтернатива - приоритеты)

Аномалии транзакций

При параллельном выполнении транзакций возникают различные проблемы, связанные с логикой работы с операциями. Рассмотрим наиболее распространенные из них на примерах из SQL сервера:

1. Потерянное обновление. При обновлении поля двумя транзакциями одно из изменений теряется.

2. Грязное чтение. Чтение данных, полученных в результате действия транзакции, которая после этого откатится.

3. Неповторяющееся чтение. Возникает, когда в течение одной транзакции при повторном чтении данные оказываются перезаписанными.

4. Фантомное чтение. Отличие от предыдущей аномалии в том, что при повторном чтении одна и та же выборка дает разные множества строк.

SQL Server реализует уровни изоляции с помощью блокировок. Так как блокировки влияют на производительность, то следует искать компромисс между установленным уровнем изоляции и производительностью. Принятый по умолчанию уровень изоляции Read Commited является своеобразным балансом, подходящим большинству проектов.

Уровень 1. Read Uncommited - наименее строгий уровень изоляции не предотвращает никаких ошибок транзакций. Этот режим лучше всего подходит для отчетов и приложений чтения данных.

Уровень 2. Read Сommited - позволяет избежать самой опасной ошибкитранзакций, но не нагружает систему излишними блокировками.

Уровень 3. Repeatable Read - предотвращая грязное чтение и неповторяющееся чтение, этот уровень обеспечивает повышенную изоляцию транзакций без чрезмерных блокировок, характерных для уровня изоляции 4.

Уровень 4. Serializable - наиболее строгий уровень изоляции, позволяющий избежать всех ошибок транзакций. Он больше всего подходит базам данных, для которых абсолютная целостность транзакций важнее производительности. Обычно этот уровень изоляции используется в банковских, бухгалтерских базах, а также в очень загруженных приложениях продаж.

Выйдя за пределы стандарта ANSI, разработчики SQL Server добавили еще один уровень изоляции – Snapshot, который создает еще одну копию данных в своем собственном физическом пространстве. Эта копия абсолютно изолирована от других транзакций. Уровень изоляции Snapshot реализует блокировку на уровне базы данных.

Если данные хранятся в одной централизованной БД, то транзакция к ней рассматривается как локальная. В Реляционной БД транзакция, выполнение которой заключается в обновлении данных на нескольких узлах сети, называется глобальной или распределенной транзакцией. Распределенная транзакция включает в себя несколько локальных транзакций, каждая из которой завершается двумя путями – фиксируется или откатывается. Распределенная транзакция фиксируется только в том случае, когда зафиксированы все локальные транзакции, составляющие ее, то есть когда каждая локальная транзакция будет подтверждена локальным процессором данных DP.

 

 

Механизм блокировок.