Gestione delle transazioni nei DBMS: stati, tipi e principi ACID

Cos'è una transazione di database?

A Transazione del database Una transazione di database è un'unità logica di elaborazione in un DBMS che comprende una o più operazioni di accesso al database. In sintesi, le transazioni di database rappresentano eventi reali di qualsiasi azienda.

Nel DBMS, tutte le operazioni di accesso al database che si svolgono tra l'inizio e la fine della transazione sono considerate un'unica transazione logica. Durante la transazione, il database è incoerente. Solo dopo il commit della transazione lo stato passa da uno stato coerente a un altro.

Informazioni sulle transazioni di database

• Una transazione è un'unità di programma la cui esecuzione può modificare o meno il contenuto di un database.
• Il concetto di transazione in DBMS viene eseguito come una singola unità.
• Se le operazioni del database non aggiornano il database ma recuperano solo i dati, questo tipo di transazione viene chiamata transazione di sola lettura.
• Una transazione riuscita può modificare il database da uno STATO COERENTE a un altro.
• Le transazioni del DBMS devono essere atomiche, coerenti, isolate e durevoli.
• Se il database fosse in uno stato incoerente prima di una transazione, rimarrebbe in tale stato anche dopo la transazione.

Perché è necessaria la concorrenza nelle transazioni?

Un database è una risorsa condivisa. Viene utilizzato contemporaneamente da molti utenti e processi. Esempi includono i sistemi bancari, i sistemi di prenotazione ferroviaria e aerea, il monitoraggio del mercato azionario e la gestione delle scorte e delle casse dei supermercati.

La mancata gestione dell'accesso simultaneo può creare problemi come:

• Guasti hardware e arresti anomali del sistema.
• Esecuzione simultanea della stessa transazione, punto mortoo prestazioni lente.

Il controllo di questo accesso condiviso è compito di controllo della concorrenzache utilizza blocchi e timestamp per intercalare le transazioni in modo sicuro. Prima di ciò, è utile conoscere gli stati che una transazione attraversa.

Stati delle transazioni

I vari stati di un concetto di transazione nel DBMS sono elencati di seguito:

Studiamo un diagramma di transizione di stato che evidenzia come una transazione si muove tra questi vari stati.

1. Una volta avviata l'esecuzione, una transazione diventa attiva. Può quindi eseguire un'operazione di lettura o di scrittura.
2. Una volta completate le operazioni di lettura e scrittura, la transazione raggiunge lo stato di "parzialmente confermata".
3. Successivamente, alcuni protocolli di ripristino devono garantire che un errore di sistema non comporti l'impossibilità di registrare in modo permanente le modifiche alla transazione. Se questo controllo ha esito positivo, la transazione viene confermata ed entra nello stato di conferma.
4. Se il controllo fallisce, la transazione passa allo stato di errore.
5. Se la transazione viene interrotta mentre è nello stato attivo, passa allo stato di errore. La transazione deve essere annullata per revocare l'effetto delle operazioni di scrittura sul database.
6. Lo stato terminato si riferisce alla transazione che lascia il sistema.

Quali sono le proprietà degli acidi?

Proprietà ACIDO vengono utilizzati per mantenere l'integrità del database durante l'elaborazione delle transazioni. ACID in DBMS sta per Atomicità, Consistenza, Iconforto, e Ddurabilità.

• Atomcittà: Una transazione è una singola unità operativa. O lo esegui interamente o non lo esegui affatto. Non può esserci esecuzione parziale.
• Consistenza: Una volta eseguita la transazione, dovrebbe passare da uno stato coerente a un altro.
• Isolamento: Una transazione deve essere eseguita in modo isolato dalle altre. Durante l'esecuzione simultanea, i risultati intermedi delle transazioni eseguite simultaneamente non devono essere resi disponibili l'uno all'altro.
• Durata: Una volta completata con successo una transazione, le modifiche apportate al database dovrebbero persistere, anche in caso di guasti del sistema.

Proprietà ACID nei DBMS con esempio

Di seguito è riportato un esempio della proprietà ACID in un DBMS:

Transaction 1: Begin X=X+50, Y = Y-50 END
Transaction 2: Begin X=1.1*X, Y=1.1*Y END

La transazione 1 trasferisce $ 50 dal conto X al conto Y.

La transazione 2 accredita su ciascun conto un pagamento di interessi del 10%.

Se entrambe le transazioni vengono inviate contemporaneamente, non vi è alcuna garanzia che la Transazione 1 venga eseguita prima della Transazione 2 o viceversa. Indipendentemente dall'ordine, il risultato sarà come se le transazioni si svolgessero in sequenza, una dopo l'altra.

Tipi di transazioni

In base ai settori di applicazione:

• Non distribuito vs. distribuito.
• Operazioni compensative.
• Tempistica della transazione.
• Online vs. batch.

In base alle azioni:

• In due fasi.
• Limitato.
• Modello di azione.

In base alla struttura:

• Transazioni semplici o piatte: consistono in una sequenza di operazioni primitive eseguite tra un'operazione di inizio e un'operazione di fine.
• Transazioni nidificate: una transazione che contiene altre transazioni.
• Flusso di lavoro.

Cos'è un programma?

Una pianificazione è un processo che crea un singolo gruppo di più transazioni parallele e le esegue una alla volta. Deve preservare l'ordine in cui le istruzioni appaiono in ciascuna transazione. Se due transazioni vengono eseguite contemporaneamente, il risultato di una transazione può influenzare l'output dell'altra.

Esempio

Initial Product Quantity is 10
Transaction 1: Update Product Quantity to 50
Transaction 2: Read Product Quantity

Se la Transazione 2 viene eseguita prima della Transazione 1, verranno lette le informazioni obsolete sulla quantità del prodotto. Sono quindi necessari degli orari.

L'esecuzione parallela in un database è inevitabile. Tuttavia, l'esecuzione parallela è consentita solo quando esiste una relazione di equivalenza tra le transazioni eseguite simultaneamente. Questa equivalenza è di tre tipi.

Equivalenza dei risultati: Se due pianificazioni mostrano lo stesso risultato dopo l'esecuzione, si dice che si tratta di pianificazioni con risultati equivalenti. Possono offrire lo stesso risultato per alcuni valori e risultati diversi per un altro insieme di valori. Ad esempio, una transazione aggiorna la quantità del prodotto mentre un'altra aggiorna i dettagli del cliente.

Visualizza l'equivalenza: L'equivalenza delle viste si verifica quando le transazioni in entrambe le pianificazioni eseguono un'azione simile. Ad esempio, una transazione inserisce i dettagli del prodotto nella tabella dei prodotti, mentre un'altra transazione inserisce i dettagli del prodotto nella tabella degli archivi. La transazione è la stessa, ma le tabelle sono diverse.

Equivalenza del conflitto: In questo caso, due transazioni aggiornano o visualizzano lo stesso insieme di dati. Si verifica un conflitto tra le transazioni, poiché l'ordine di esecuzione influirà sul risultato.

Cos'è la serializzabilità?

La serializzabilità è il processo di ricerca di una pianificazione concorrente il cui output sia uguale a quello di una pianificazione seriale, in cui le transazioni vengono eseguite una dopo l'altra. A seconda del tipo di pianificazione, esistono due tipi di serializzabilità:

• Serializzabilità dei conflitti.
• Visualizza la serializzabilità.

I due metodi differiscono nel grado di rigore con cui giudicano l'equivalenza, come riassunto di seguito.

Ogni schema serializzabile in base a conflitti è anche serializzabile in base a viste, ma non viceversa; ecco perché la serializzabilità in base a conflitti è il test pratico applicato da un DBMS.

DOMANDE FREQUENTI