Обработка транзакции - Transaction processing

Для использования в других целях см. Транзакция (значения).
Эта статья о принципах обработки транзакций. Для конкретных реализаций см. Система обработки транзакций.

Обработка транзакции обработка информации в Информатика который разделен на отдельные неделимые операции, называемые сделки. Каждая транзакция должна быть успешной или провал как единое целое; он никогда не может быть завершен только частично.

Например, когда вы покупаете книгу в книжном онлайн-магазине, вы обмениваете деньги (в виде кредита) на книгу. Если у вас хороший кредит, ряд связанных операций гарантирует, что вы получите книгу, а книжный магазин - ваши деньги. Однако, если во время обмена происходит сбой одной операции в серии, происходит сбой всего обмена. Вы не получаете книгу, а книжный магазин не получает ваши деньги. Технология, обеспечивающая сбалансированность и предсказуемость обмена, называется обработкой транзакций. Транзакции гарантируют, что ресурсы, ориентированные на данные, не будут постоянно обновляться, если все операции в транзакционной единице не завершатся успешно. Объединив набор связанных операций в единицу, которая либо полностью завершается успешно, либо полностью выходит из строя, можно упростить восстановление после ошибок и сделать свое приложение более надежным.

Системы обработки транзакций состоят из компьютерного оборудования и программного обеспечения, на котором размещено ориентированное на транзакцию приложение, которое выполняет рутинные транзакции, необходимые для ведения бизнеса. Примеры включают системы, которые управляют вводом заказов на продажу, бронированием авиакомпаний, расчетом заработной платы, записями сотрудников, производством и доставкой.

Поскольку большая часть, хотя и не обязательно все, обработка транзакций сегодня является интерактивной, этот термин часто рассматривается как синоним онлайн-обработка транзакций.

Описание

Обработка транзакций предназначена для поддержания целостности системы (обычно база данных или какой-то современный файловые системы ) в известном согласованном состоянии, гарантируя, что все взаимозависимые операции в системе либо все завершены успешно, либо все успешно отменены.

Например, рассмотрим типичную банковскую транзакцию, которая включает перевод 700 долларов со сберегательного счета клиента на текущий счет клиента. Эта транзакция включает как минимум две отдельные операции с компьютерной точки зрения: списание сберегательного счета на 700 долларов и кредитование текущего счета на 700 долларов. Если одна операция завершится успешно, а другая - нет, счета банка не будут сбалансированы в конце дня. Следовательно, должен быть способ гарантировать, что либо обе операции будут успешными, либо обе будут неудачными, чтобы в базе данных банка в целом никогда не было несогласованности.

Обработка транзакций связывает несколько отдельных операций в одну неделимую транзакцию и гарантирует, что либо все операции в транзакции выполнены без ошибок, либо ни одна из них не завершится. Если некоторые операции завершены, но при попытке выполнения других возникают ошибки, система обработки транзакций "откатывается". все операций транзакции (включая успешные), тем самым стирая все следы транзакции и восстанавливая систему до согласованного, известного состояния, в котором она находилась до начала обработки транзакции. Если все операции транзакции завершены успешно, транзакция преданный идее системой, и все изменения в базе данных становятся постоянными; после этого транзакцию нельзя будет откатить.

Обработка транзакций защищает от аппаратных и программных ошибок, которые могут привести к частичному завершению транзакции. Если компьютерная система выходит из строя в середине транзакции, система обработки транзакций гарантирует, что все операции в любых незавершенных транзакциях будут отменены.

Как правило, транзакции выдаются одновременно. Если они перекрываются (т.е. должны касаться одной и той же части базы данных), это может вызвать конфликты. Например, если клиент, упомянутый в приведенном выше примере, имеет 150 долларов на своем сберегательном счете и пытается перевести 100 долларов другому лицу, одновременно переводя 100 долларов на текущий счет, только один из них может добиться успеха. Однако принудительная последовательная обработка транзакций неэффективна. Таким образом, параллельные реализации обработки транзакций запрограммированы таким образом, чтобы гарантировать, что конечный результат будет отражать бесконфликтный результат, такой же, какой мог бы быть достигнут при последовательном выполнении транзакций в любом порядке (свойство, называемое сериализуемость ). В нашем примере это означает, что независимо от того, какая транзакция была запущена первой, либо перевод другому лицу, либо переход на текущий счет будет успешным, а другой - неудачным.

Методология

Основные принципы всех систем обработки транзакций одинаковы. Однако терминология может варьироваться от одной системы обработки транзакций к другой, и используемые ниже термины не обязательно являются универсальными.

Откат

Основная статья: Откат (управление данными)

Системы обработки транзакций обеспечивают целостность базы данных, записывая промежуточные состояния базы данных по мере ее изменения, а затем используют эти записи для восстановления базы данных до известного состояния, если транзакция не может быть зафиксирована. Например, копии информации в базе прежний к его модификации транзакцией откладываются системой до того, как транзакция сможет внести какие-либо изменения (это иногда называется перед изображением). Если какая-либо часть транзакции терпит неудачу до ее фиксации, эти копии используются для восстановления базы данных до состояния, в котором она была до начала транзакции.

Катиться вперед

Также можно сохранить отдельный журнал всех модификаций системы управления базами данных. (иногда называют после изображений). Это не требуется для отката неудачных транзакций, но полезно для обновления системы управления базой данных в случае сбоя базы данных, поэтому некоторые системы обработки транзакций предоставляют это. Если система управления базой данных полностью выйдет из строя, ее необходимо восстановить из самой последней резервной копии. Резервная копия не будет отражать транзакции, совершенные с момента создания резервной копии. Однако после восстановления системы управления базой данных журнал остаточных изображений может быть применен к базе данных (катиться вперед), чтобы обновить систему управления базами данных. После этого можно будет выполнить откат любых транзакций, выполнявшихся во время сбоя. Результатом является база данных в согласованном известном состоянии, которое включает результаты всех транзакций, зафиксированных до момента сбоя.

Тупиковые ситуации

Основная статья: Тупик

В некоторых случаях две транзакции могут в ходе своей обработки попытаться получить доступ к одной и той же части базы данных в одно и то же время, что не позволяет им продолжить работу. Например, транзакция A может получить доступ к части X базы данных, а транзакция B может получить доступ к части Y базы данных. Если в этот момент транзакция A пытается получить доступ к части Y базы данных, а транзакция B пытается получить доступ к части X, a тупик происходит, и ни одна из транзакций не может продвигаться вперед. Системы обработки транзакций предназначены для обнаружения этих тупиковых ситуаций, когда они возникают. Обычно обе транзакции отменяются и откатываются, а затем они запускаются снова в другом порядке, автоматически, чтобы тупик больше не возник. Или иногда только одна из заблокированных транзакций будет отменена, откатывается и автоматически перезапускается после небольшой задержки.

Взаимоблокировки также могут возникать между тремя и более транзакциями. Чем больше транзакций задействовано, тем сложнее их обнаружить, до такой степени, что системы обработки транзакций обнаруживают, что существует практический предел тупиковых ситуаций, которые они могут обнаружить.

Компенсационная сделка

В системах, где механизмы фиксации и отката недоступны или нежелательны, компенсационная сделка часто используется для отмены неудачных транзакций и восстановления системы до предыдущего состояния.

КИСЛОТНЫЕ критерии

Основная статья: КИСЛОТА

Джим Грей определены свойства надежной системы транзакций в конце 1970-х годов под аббревиатурой КИСЛОТА - атомарность, последовательность, изолированность и долговечность.[1]

Атомарность

Основная статья: Атомарность (системы баз данных)

Изменения состояния транзакции атомарны: либо все происходит, либо ничего не происходит. Эти изменения включают изменения базы данных, сообщения и действия с датчиками.

Последовательность

Последовательность: Транзакция - это правильное преобразование состояния. Действия, предпринятые как группа, не нарушают никаких ограничений целостности, связанных с состоянием.

Изоляция

Несмотря на то, что транзакции выполняются одновременно, каждой транзакции T кажется, что другие выполняются либо до T, либо после T, но не одновременно.

Долговечность

После успешного завершения транзакции (фиксации) ее изменения в базе данных сохраняются после сбоев и сохраняют свои изменения.

Преимущества

Обработка транзакций имеет следующие преимущества:

  • Это позволяет разделить ресурсы компьютера между многими пользователями.
  • Он сдвигает время обработки задания на то, когда вычислительные ресурсы менее заняты
  • Это позволяет избежать простоя вычислительных ресурсов без поминутного вмешательства человека и наблюдения.
  • Он используется на дорогих классах компьютеров, чтобы помочь окупить стоимость, поддерживая высокую степень использования этих дорогих ресурсов.

Недостатки

  • У них относительно дорогие затраты на установку
  • Отсутствуют стандартные форматы
  • Несовместимость аппаратного и программного обеспечения

Реализации

Основная статья: Система обработки транзакций

Стандартная обработка транзакций программного обеспечения, Такие как IBM с Система управления информацией, был впервые разработан в 1960-х годах и часто был тесно связан с конкретными системы управления базами данных. Клиент-серверные вычисления с переменным успехом реализовали аналогичные принципы в 1980-х годах. Однако в последние годы поддерживать модель распределенного клиент-сервер значительно сложнее. Поскольку количество транзакций росло в ответ на различные онлайн-сервисы (особенно Интернет ), единая распределенная база данных не была практическим решением. Кроме того, большинство онлайн-систем состоят из целого набора программ, работающих вместе, в отличие от строгой модели клиент-сервер, в которой единственный сервер мог бы обрабатывать транзакции. Сегодня доступен ряд систем обработки транзакций, которые работают на межпрограммном уровне и масштабируются до больших систем, включая мэйнфреймы.

Одно усилие - это X / Open Распределенная обработка транзакций (DTP) (см. Также API транзакций Java (JTA). Однако проприетарные среды обработки транзакций, такие как IBM CICS по-прежнему очень популярны,[нужна цитата ] хотя CICS эволюционировала и теперь включает открытые отраслевые стандарты.

Термин экстремальная обработка транзакций (XTP) использовался для описания систем обработки транзакций с необычно сложными требованиями, в частности требованиями к пропускной способности (транзакции в секунду). Такие системы могут быть реализованы через распределенную архитектуру или архитектуру кластерного типа. Его использовали как минимум к 2011 году.[2][3]

Рекомендации

  1. ^ Грей, Джим; Рейтер, Андреас. «Обработка транзакций - концепции и методы (Powerpoint)». Получено 12 ноя, 2012.
  2. ^ Коэн Вандеркимпен и Дирк Дериддер. «Экстремальные меры для здравоохранения». Презентация Devoxx 2011. Получено 18 марта, 2017.
  3. ^ Кевин Робак (2011). Экстремальная обработка транзакций. Источник молнии. ISBN  978-1-74304-266-3.

дальнейшее чтение

  • Герхард Вейкум, Готфрид Фоссен, Транзакционные информационные системы: теория, алгоритмы и практика управления параллелизмом и восстановления, Морган Кауфманн, 2002 г., ISBN  1-55860-508-8
  • Джим Грей, Андреас Рейтер, Обработка транзакций - концепции и методы, 1993, Морган Кауфманн, ISBN  1-55860-190-2
  • Филип А. Бернштейн, Эрик Ньюкомер, Принципы обработки транзакций, 1997, Морган Кауфманн, ISBN  1-55860-415-4
  • Ахмед К. Эльмагармид (редактор), Модели транзакций для передовых приложений баз данных, Morgan-Kaufmann, 1992, ISBN  1-55860-214-3

внешняя ссылка