50360 (Модели транзакций), страница 2

Проигнорировать данный отказ. В этом случае субтранзакция рассматривается как несущественная. В нашем примере несущественной можно считать транзакцию найма автомобиля (Т₆) - выполнение всей транзакции оформления заказа может быть продолжено и без нее.•Запустить альтернативную транзакцию, называемую резервной субтранзакцией. В нашем примере, если не удастся забронировать место в отеле Хилтон, может быть запущена субтранзакция бронирования места в другом отеле, например Шератон.

Прекратить свое выполнение.

Обновления, выполненные завершенными субтранзакциями промежуточных уровней, должны быть видны только в транзакциях, которые являются по отношению к ним родительскими. Поэтому, когда транзакция Т₃ будет завершена, внесенные ею изменения будут видны только в транзакции Т₂. Они будут недоступны транзакции Т₁ или любой другой транзакции, внешней по отношению к транзакции Т₁. Более того, завершение субтранзакции является условно зависимым от нормального завершения или отмены ее родительских транзакций. При использовании данной модели транзакция верхнего уровня обладает всеми четырьмя свойствами (ACID), которыми должны обладать традиционные плоские (не допускающие вложенности) транзакции.

Для модели вложенных транзакций Моссом был предложен и протокол управления параллельным доступом, построенный по принципу жесткой двухфазной блокировки. Субтранзакции родительской транзакции выполняются таким образом, как если бы они были независимыми транзакциями. Субтранзакциям разрешается устанавливать блокировку элемента, если некоторая другая транзакция, уже установившая блокировку, с которой конфликтует данная субтранзакция, является по отношению к ней родительской. Когда субтранзакция завершает работу, установленные ею блокировки наследуются родительской транзакцией. При наследовании блокировки родительская транзакция с большей вероятностью задает исключительный режим блокировки, если и дочерняя, и родительская транзакции устанавливали блокировку одного и того же элемента данных.

Ниже перечислены основные преимущества модели вложенных транзакций.

Модульность. Транзакция может быть разложена на произвольное количество субтранзакций, что способствует повышению степени распараллеливания обработки и расширяет возможности восстановления.

Создание дополнительной степени детализации в механизмах управления параллельным выполнением и восстановлением. Введение нового уровня субтранзакций, помимо уровня основных транзакций.

Достижение распараллеливания обработки в пределах транзакции. Субтранзакции могут выполняться в параллельном режиме.

Возможность управления восстановлением в пределах транзакции. Незафиксированные субтранзакции могут завершаться аварийно, и для них может выполняться откат без каких-либо побочных эффектов для других субтранзакций.

Табл. 2. Пример вложенной транзакции

2.3 Хроники

Хроника. Последовательность (плоских) транзакций, которая может передаваться с другими транзакциями.

Концепция хроник (sagas), которая была введена Гарсия-Молина (Garsia-Molina) и Салемом (Salem) в 1987 году, построена на использовании понятия компенсирующих транзакций. СУБД гарантирует, что либо все входящие в хронику транзакции будут успешно завершены, либо будут запущены компенсирующие транзакции, необходимые для устранения достигнутых частичных результатов. В отличие от метода вложенных транзакций, допускающего произвольный уровень вложения, метод хроник разрешает наличие единственного уровня вложения. Более того, для каждой выделенной субтранзакции должна существовать соответствующая компенсирующая транзакция, которая будет семантически правильно аннулировать результаты, достигаемые с помощью данной субтранзакции. Таким образом, если имеется хроника, состоящая из последовательности n транзакций Т₁, Т₂, ..., Т_n с соответствующим набором компенсирующих транзакций С₁, C₂, ..., C_n, то окончательный результат выполнения хроники будет определяться одной из приведенных ниже последовательностей транзакций.

1.T₁, Т₂, …, T_n — если вся транзакция была успешно завершена.

2.T₁, T₂, ..., T_i, С_i-1, ..., C₂, С₁ — если выполнение субтранзакции Т_i было аварийно прекращено.

Поэтому, если обратиться к примеру с резервированием места в гостинице, описанному выше, то при подготовке соответствующей хроники потребуется изменить структуру транзакции с целью удаления вложенной транзакции бронирования авиабилетов: T₃, T₄, T₅, T₆.

Вошедшие в хронику субтранзакции представляют собой лист-узлы транзакции верхнего уровня, приведенной в табл. 2. Не составляет особого труда подготовить и компенсирующие субтранзакции, предназначенные для отмены заказа на авиабилеты, резервирования номера в гостинице и проката автомобиля.

По сравнению с обычными моделями плоских транзакций в хрониках смягчены требования к изолированности отдельных транзакций, поскольку в них допускается выборка промежуточных результатов других параллельно выполняемых транзакций еще до их завершения. Применение хроник оказывается достаточно эффективным в тех случаях, когда входящие в нее субтранзакции относительно независимы и могут быть подготовлены необходимые компенсирующие транзакции, как в рассматриваемом примере. Но в некоторых случаях предварительное определение компенсирующей транзакции может оказаться затруднительным. В этом случае может потребоваться, чтобы было установлено взаимодействие между пользователем и СУБД для определения приемлемой степени компенсации. В других случаях возможность определения компенсирующей транзакции отсутствует. Например, может оказаться невозможным подготовить компенсирующую транзакцию для транзакции по получению наличных денег из автоматического кассового аппарата.

2.4 Модель многоуровневых транзакций

Модель вложенных транзакций, описанная в разделе 2.1, требует, чтобы процесс фиксации субтранзакций выполнялся снизу вверх, в направлении транзакции верхнего уровня. Поэтому данную модель принято называть моделью закрытых вложенных транзакций. Это позволяет подчеркнуть, что свойство неразрывности в транзакциях сохраняется до самого верхнего уровня. В противоположность этому, существует и модель открытых вложенных транзакций, в которой неразрывность нарушается и частичные результаты выполнения субтранзакций могут быть доступны вне транзакции. Примером модели открытых вложенных транзакций является модель хроник, рассматриваемая в предыдущем разделе.

Одним из вариантов модели открытых вложенных транзакций является модель многоуровневых транзакции, в которой дерево субтранзакций является сбалансированным. Узлы одного и того же уровня дерева соответствуют операциям одного и того же уровня абстракции в СУБД. Ребра древовидного графа модели многоуровневых транзакций моделируют реализацию операции посредством последовательности операций более низкого уровня. Уровни n-уровневой транзакции обозначаются как L₀, L₁, …, L_n, где L₀ — самый низкий уровень дерева, a L_n — корень дерева. Методы обработки обычных плоских транзакций гарантируют, что на самом низком уровне (L₀) конфликты будут отсутствовать. Основная концепция модели многоуровневых транзакций состоит в том, что две операции на уровне L_i могут не конфликтовать, даже если их реализации на следующем, более низком уровне L_i-1 конфликтуют. Поскольку в ней используется информация о конфликтах на конкретном уровне, модель многоуровневых транзакций позволяет достичь более высокой степени параллельности по сравнению с моделями обработки плоских транзакций.

2.5 Модели рабочих потоков

Все обсуждавшиеся в этом разделе модели были разработаны с целью преодоления ограничений, накладываемых моделью плоских транзакций, поэтому не приемлемых для транзакций большой продолжительности. Однако было отмечено, что все эти модели по-прежнему не обладают мощностью, необходимой для удовлетворения потребностей деловых процессов определенных видов. Поэтому были предложены более сложные модели, представляющие собой комбинации моделей открытых и вложенных транзакций. Однако, поскольку эти модели не в полной мере отвечают требованиям ACID плоских транзакций, для них используется более подходящее название — модели рабочих потоков.

Рабочий поток представляет собой некоторый вид деятельности, предусматривающий координированное выполнение множества заданий, осуществляемых различными обрабатывающими субъектами, которые могут представлять собой людей или некоторые программные комплексы (например, СУБД, прикладные программы или службы электронной почты). Рассмотрим пример с подготовкой соглашений о сдаче объектов недвижимости в аренду, который можно найти в учебном проекте DreamHome. Клиент, желающий арендовать некоторый объект недвижимости, устанавливает контакт с соответствующим сотрудником компании, отвечающим за этот объект недвижимости. Этот сотрудник обращается к контролеру компании, в обязанности которого входит проверка кредитоспособности клиента и определение того, может ли компания ему доверять. С этой целью контролер использует соответствующие источники информации, например бюро проверки кредитоспособности. Собрав интересующие его сведения, контролер принимает решение о возможности дальнейшей работы с данным клиентом и сообщает о своем решении сотруднику, который сообщает клиенту о принятом решении.

Перед любыми системами с рабочими потоками стоят две общие проблемы: определение и выполнение рабочего потока. Обе проблемы усложняются тем фактом, что во многих организациях одновременно используется несколько независимых компьютерных систем, предназначенных для автоматизации различных сторон общего процесса. Приведенные ниже определения выделяют основные задачи, которые должны быть решены при определении рабочего потока.

Спецификация задания. Структура выполнения каждого задания, определяемая посредством предоставления набора обозримых извне состояний процесса и набора переходов между этими состояниями.

Требования по координации заданий. Обычно задаются посредством указания зависимостей между процессами выполнения заданий и зависимостей между потоками данных, дополненных условиями завершения рабочего потока.

Требования к корректности выполнения. Ограничения, накладываемые на показатели выполнения рабочего потока с целью обеспечения его соответствия требованиям корректности в данном приложении. Сюда относятся требования по обеспечению устойчивости к отказам, независимости и параллельности обработки, возможностям восстановления и т.д.

Процессам выполнения свойственна семантика открытой вложенности, допускающая доступность промежуточных результатов процесса вне его границ и разрешающая различным компонентам фиксировать результаты своей работы в индивидуальном порядке. Компонентами могут быть другие субъекты обработки, характеризующиеся как семантикой открытой вложенности, так и семантикой закрытых вложенных транзакций, результаты функционирования которых будут доступны для всей системы только после полного завершения работы этого компонента. Следует отметить, что компоненты с семантикой закрытых вложенных транзакций могут состоять только из компонентов с семантикой того же типа. Некоторые из этих компонентов могут расцениваться как жизненно важные, и в случае отказа от их выполнения потребуется прекратить выполнение и их родительских компонентов. Кроме того, могут быть определены компенсирующие и резервные транзакции, речь о которых уже шла выше.

2.6 Классификация систем обработки транзакций

С появлением множества стандартизированных систем обработки транзакций нового поколения полезным представляется проведение их классификации с точки зрения спектра предоставляемых ими функций. Подобную классификацию, включающую пять измерений, предложили Абрахам Лефф и Калтон Пу из Колумбийского университета:

M - множество машин;

P - множество процессов;

H - степень неоднородности машин и программного обеспечения;

D - множество логических данных; S - множество узлов.

Эта классификация характеризует любую систему обработки транзакций, от простейших (P1, M1, H1, D1, S1) до более сложных многоузловых неоднородных окружений с поддержкой разнотипных наборов данных (Pn, Mn, Hn, Dn, Sn). В статье, написанной в 1991 г., эти авторы представили трехмерную классификацию, которую они применили для оценки различных исследовательских и коммерческих систем.

Заключение

Системы обработки транзакций так же, как и другие виды информационных и компьютерных систем, находятся в состоянии постоянного развития. Несмотря на то что концепция, например, вложенных транзакций была выработана еще в начале 80-х годов, если не раньше, однако только недавно модели транзакций, более прогрессивные, чем простейшие плоские, начали перемещаться из экспериментальных систем в коммерческие продукты.