Размещено на http://www.allbest.ru/

АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»

Алатырский филиал

Кафедра Высшей математики и информационных технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Базы данных и СУБД»

на тему: «Модели транзакций»

Выполнил: студент

группы АФТ 61-05

Краснов Д.П.

Руководитель:

ст. преп. Алякина Л.А.

2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. Общие сведения о транзакциях

1.1 Поддержка транзакций

1.2 Свойства транзакций

ГЛАВА 2.Модели транзакций

2.1 Плоские транзакции

2.2 Модель вложенных транзакций

2.3 Хроники

2.4 Модель многоуровневых транзакций

2.5 Модель рабочих потоков

2.6 Классификация систем обработки транзакций

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

В этой курсовой работе обсуждаются тенденции и перспективы обработки транзакций в применении к системам информационного управления в целом. Рассматриваются, в частности, следующие вопросы:

. поддержка транзакций;

. свойства транзакций;

. модели транзакций;

. черты систем обработки транзакций следующего поколения.

ГЛАВА 1 Общие сведения о транзакциях

1.1 Поддержка транзакций

Транзакция - действие или ряд действий, выполняемых одним пользователем или прикладной программой, которые осуществляют чтение или изменение содержимого базы данных.

Транзакция является логической единицей работы, выполняемой в базе данных. Она может быть представлена отдельной программой, частью программы или даже отдельной командой (например, командой INSERT или UPDATE языка SQL) и включать произвольное количество операций, выполняемых в базе данных. С точки зрения администратора базы данных эксплуатация любого приложения может расцениваться как ряд транзакций, в промежутках между которыми выполняется обработка данных, осуществляемая вне среды базы данных.

Простейшей транзакцией, выполняемой в подобной базе данных, может быть корректировка зарплаты определенного работника, указанного его табельным номером х. Обобщенно подобная транзакция может быть записана, как показано на (рис. 1).

(рис. 1)

модель транзакция хроника

На (рис. 1) используется обозначение read (staffNo = x, salary), указывающее, что требуется считать элемент данных salary для записи, в которой ключевое значение равно х. В данном примере транзакция состоит из двух операций, выполняемых в базе данных (read и write), и одной операции, выполняемой вне базы данных (salary = salary * 1.1).

Любая транзакция завершается одним из двух возможных способов. В случае успешного завершения результаты транзакции фиксируются (commit) в базе данных, и последняя переходит в новое согласованное состояние. Если выполнение транзакции не увенчалось успехом, она отменяется. В этом случае в базе данных должно быть восстановлено то согласованное состояние, в котором она находилась до начала данной транзакции. Этот процесс называется откатом (roll back), или отменой транзакции. Зафиксированная транзакция не может быть отменена. Если окажется, что зафиксированная транзакция была ошибочной, потребуется выполнить другую транзакцию, отменяющую действия, выполненные первой транзакцией

Такая транзакция называется компенсирующей. Но аварийно завершившаяся транзакция, для которой выполнен откат, может быть вызвана на выполнение позже и, в зависимости от причин предыдущего отказа, вполне успешно завершена и зафиксирована в базе данных. Ни в одной СУБД не может быть предусмотрен априорный способ определения того, какие именно операции обновления могут быть сгруппированы для формирования единой логической транзакции. Поэтому должен применяться метод, позволяющий указывать границы каждой из транзакций извне, со стороны пользователя. В большинстве языков манипулирования данными для указания границ отдельных транзакций используются операторы BEGIN TRANSACTION, COMMIT и ROLLBACK (или их эквиваленты). Если эти ограничители не были использованы, как единая транзакция обычно рассматривается вся выполняемая программа. СУБД автоматически выполнит команду COMMIT при нормальном завершении этой программы. Аналогично, в случае аварийного завершения программы в базе данных автоматически будет выполнена команда ROLLBACK.

Порядок выполнения операций транзакции принято обозначать с помощью диаграммы переходов. Пример такой диаграммы приведен на (рис. 2). Следует отметить, что на этой диаграмме, кроме очевидных состояний ACTIVE, COMMITTED и ABORTED имеются еще два состояния, описанные ниже.

(рис. 2.)

PARTIALLY COMMITTED. Это состояние возникает после выполнения последнего оператора. В этот момент может быть обнаружено, что в результате выполнения транзакции нарушены правила упорядочения или ограничения целостности, поэтому транзакцию необходимо завершить аварийно. Еще один вариант развития событий состоит в том, что в системе происходит отказ и все данные, обновленные в транзакции, невозможно успешно записать во внешнюю память. В подобных случаях транзакция должна перейти в состояние FAILED и завершиться аварийно. А если транзакция выполнена успешно, то все результаты обновления могут быть надежно записаны во внешней памяти и транзакция может перейти в состояние COMMITTED.

FAILED. Такое состояние возникает, если транзакция не может быть зафиксирована или произошло ее аварийное завершение, когда она находилась в состоянии ACTIVE, Это аварийное завершение могло возникнуть из-за отмены транзакции пользователем или в результате действия протокола управления параллельным доступом вызвавшего аварийное завершение транзакции для обеспечения упорядочиваемости операций базы данных.

1.2 Свойства транзакций

Существуют определенные свойства, которыми должна обладать любая из транзакций. Ниже представлены четыре основных свойства транзакций, которые принято обозначать аббревиатурой ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability — неразрывность, согласованность, изолированность, устойчивость), состоящей из первых букв названий этих свойств.

Неразрывность. Это свойство, для описания которого применимо выражение "все или ничего". Любая транзакция представляет собой неделимую единицу работы, которая может быть либо выполнена вся целиком, либо не выполнена вообще. За обеспечение неразрывности отвечает подсистема восстановления СУБД.

Согласованность. Каждая транзакция должна переводить базу данных из одного согласованного состояния в другое. Ответственность за обеспечение согласованности возлагается и на СУБД, и на разработчиков приложений. В СУБД согласованность может обеспечиваться путем выполнения всех ограничений, заданных в схеме базы данных, таких как ограничения целостности и ограничения предметной области. Но подобное условие является недостаточным для обеспечения согласованности. Например, предположим, что некоторая транзакция предназначена для перевода денежных средств с одного банковского счета на другой, но программист допустил ошибку в логике транзакции и предусмотрел снятие денег с правильного счета, а зачисление — на неправильный счет. В этом случае база данных переходит в несогласованное состояние, несмотря на наличие правильно заданных ограничений. Тем не менее ответственность за устранение такой несогласованности не может быть возложено на СУБД, поскольку в ней отсутствуют какие-либо средства обнаружения подобных логических ошибок.

Изолированность. Все транзакции выполняются независимо друг от друга. Иными словами, промежуточные результаты незавершенной транзакции не должны быть доступны для других транзакций. За обеспечение изолированности отвечает подсистема управления параллельным выполнением.

Устойчивость. Результаты успешно завершенной (зафиксированной) транзакции должны храниться в базе данных постоянно и не должны быть утеряны в результате последующих сбоев. За обеспечение устойчивости отвечает подсистема восстановления.

ГЛАВА 2. Модели транзакций

2.1 Плоские транзакции

Модели плоских транзакций соответствует один управляющий слой, которому подчинено произвольное число элементарных действий. В современных информационных системах - это, как правило, единственная поддерживаемая на прикладном уровне модель транзакций, хотя внутренние компоненты системы (например, SQL) могут включать более изощренные средства обработки транзакций; однако они не доступны на уровне прикладного программирования.

Плоские транзакции - это основные строительные блоки для реализации принципа атомарности; иначе говоря, выделение некоторой последовательности действий в виде плоской транзакции обеспечивает принцип "все или ничего". Во многих прикладных окружениях, в особенности с централизованными обработкой и управлением ресурсами (например, базами данных и файлами), механизм плоских транзакций на протяжении многих лет предоставлял вполне удовлетворительные возможности как для создания, так и для выполнения приложений; простые преобразования состояний системы вполне укладывались в рамки атомарных единиц работы.

По мере того как данные и вычисления становятся все более распределенными, атомарность плоских транзакций становится значительным неудобством. Согласно правилам обработки плоских транзакций, либо должны успешно завершиться все компоненты глобальной транзакции, либо не должна завершиться ни одна из них. Например, если неудачей завершилось только изменение одной удаленной базы данных под управлением некоторого менеджера ресурсов, то и все остальные компоненты должны быть возвращены в состояние, предшествовавшее началу транзакции. Учитывая количество информации, обрабатываемой в крупной или даже средней организации со множеством серверов LAN на ПК и, возможно, с мобильными базами данных, можно предположить, что вероятность отказа хотя бы одного узла весьма высока. Если применяется модель плоских транзакций, то придется заново выполнять все составные части транзакции, что существенно повышает требования к вычислительным ресурсам и отнимает значительную долю пропускной способности системы.

Очевидно, что в наш век сильно распределенных вычислений необходимо каким-то образом проводить декомпозицию плоских транзакций. Модификация модели плоских транзакций, сохраняющая свойство атомарности, но снижающая потребность в повторном выполнении действий (т. е. в "переработках"), включает понятие контрольных точек, которое мы обсудим в следующем разделе.

2.2 Модель вложенных транзакций

Модель вложенных транзакций. Транзакция рассматривается как коллекция взаимосвязанных подзадач или субтранзакций, каждая из которых также может состоять из любого количества субтранзакций. Модель вложенных транзакций была предложена Моссом (Moss) в 1981 году. В этой модели вся транзакция рассматривается как набор связанных подзадач, называемых субтранзакциями, каждая из которых также может состоять из произвольного количества субтранзакций. В данном определении полная транзакция представляет собой древовидную структуру или некоторую иерархию субтранзакций. В модели вложенных транзакций присутствует транзакция верхнего уровня, содержащая некоторое количество дочерних транзакций, каждая из которых, в свою очередь, может включать вложенные транзакции, и т.д. В исходном варианте, предложенном Моссом, выполнять операции в базе данных разрешается только транзакциям самого нижнего уровня (субтранзакциям самого нижнего уровня вложенности). В табл. 2 приведен пример вложенной транзакции Т₁, в которой выполняется резервирование места в гостинице, заказ билетов на самолет и аренду автомобиля. Она включает субтранзакции заказа авиабилетов (Т₂), бронирования места в отеле (Т₅) и найма автомобиля (Т₆). Транзакция заказа авиабилетов тоже является вложенной и состоит из двух субтранзакций: заказа билета для перелета из Лондона в Париж (Т₃) и бронирования места на соответствующем рейсе из Парижа в Нью-Йорк (Т₄). Завершение работы транзакций должно происходить в направлении снизу вверх. Следовательно, транзакции Т₃ и Т₄ должны закончить свою работу до завершения работы их родительской транзакции T₂, а работа транзакции Т₂ должна быть завершена до окончания работы ее родительской транзакции Т₁. Однако отмена транзакции на некотором уровне не оказывает влияния на выполнение транзакций более высоких уровней. Вместо этого родительской транзакции разрешается выполнить свою собственную операцию восстановления нормальной работы, воспользовавшись одним из следующих допустимых способов.

Повторить выполнение субтранзакции.