12.4. Управління транзакціями в мовах програмування.

Ніяка СУБД не має внутрішньої можливості встановити, які саме зміни повинні бути сприйняті як єдине ціле (як одна логічна одиниця).

Тому повинен існувати метод, що дозволяє вказувати границі кожної транзакції ззовні, з боку користувача. У більшості мов маніпулювання даними для вказівки границь окремих транзакцій використовуються оператори BEGIN TRANSACTION, COMMIT і ROLLBACK (або їхні еквіваленти).

Якщо ці обмежники не були використані, уся виконувана програма розцінюється як одна єдина транзакція. СУБД автоматично виконає команду COMMIT при нормальному завершенні цієї програми. Аналогічно, у випадку її аварійного завершення в базі даних автоматично буде виконана команда ROLLBACK.

Тому необхідно старатись, щоб пишучі транзакції були короткими.

Керування паралельністю. Проблеми паралелізму.

Найважливішою метою створення баз даних є організація паралельного доступу багатьох користувачів до спільно використовуваних даних. Забезпечити паралельний доступ нескладно, якщо всі користувачі будуть тільки читати дані, поміщені в базу. У цьому випадку робота кожного з них не робить ніякого впливу на роботу інших користувачів. Однак, якщо два або більше користувачі одночасно звертаються до бази даних і хоча б один з них має на меті обновити збережену в базі інформацію, можливий взаємний вплив процесів один на одного, здатний привести БД у суперечливий стан.

При цьому можливі наступні потенційні проблеми при виконанні транзакцій:

• проблема загубленого відновлення,

• проблему залежності від нефіксованих результатів

проблему неузгодженої обробки.

Проблема загубленого відновлення.

Результати успішно завершеної операції відновлення однієї транзакції можуть бути перекриті результатами виконання іншої транзакції. Ця аномалія відома як проблема загубленого відновлення.

Її суть ілюструється наступним прикладом:

Час	Транзакція Т1	Транзакція Т2,	Поле balx
t1	begin transaction		100
t2	read(bal(t2))	begin transaction	100
t3	balT1(t3) = bal(t2) + 100	Read(bal(t3))	100
t4	write (balT1(3))	bal(t4) = balT2(t3)- 10	200
t5	commit	Write (balT2(t4))	90
t6		commit	90

У цьому прикладі транзакція T₁ виконується паралельно з транзакцією Т₂. Транзакція Т₁ виконує занесення 100грн. на рахунок bal, а Т₂ знімає 10грн. з цього ж рахунку, на якому з початку знаходиться 100грн.

Якщо ці транзакції будуть виконуватися послідовно, без чергування їх операцій, то після завершення роботи на рахунку буде знаходитися сума в 190грн., - причому незалежно від порядку виконання транзакцій

Транзакція Т₁ починаються в момент часу t₁, а Т₂ в момент часу t_2. Кожна з них зчитує початкове значення суми на рахунку bal, рівне 100грн. Потім транзакція Т₁ збільшує суму на 100грн. і записує результат, рівним 200грн., у базу даних — на рахунок bal_(t4). Тим часом транзакція T₂ зменшує значення своєї копії початкової суми на рахунку і записує отримане значення, рівним 90грн. у базу даних на рахунок bal_(t5)., перекриваючи результат попереднього відновлення. У результаті з рахунку "зникає" 100грн.

Уникнути втрати результатів виконання транзакції Т₁ можна, заборонивши транзакції t₂ зчитувати вихідне значення на рахунку bal аж до завершення виконання транзакції Т₁.

Проблема залежності від нефіксованих результатів.

Проблема залежності від нефіксованих результатів виникає в тому випадку, якщо одна з транзакцій одержить доступ до проміжних результатів виконання іншої транзакції до того, як вони будуть зафіксовані в базі даних.

Час	Транзакція Т3	Транзакція T4	Поле balх
t1		begin transaction	100
t2		read(balx)	100
tз		bal(t3) = bal(t2) + 100	100
t4	begin transaction	write (bal(t3))	200
t5	Read(bal(t5))		200
t6	bal(6) = bal(t5) -10	rollback	100
t7	Write (bal(t6))		190
t8	commit		190

У прикладі транзакція Т₄ збільшує значення суми на рахунку bal до 200грн., після чого виконання транзакції скасовується, з відновленням початкового значення на рахунку bal, рівним 100грн.

Однак до цього моменту транзакція Т₃ уже встигла зчитати змінене значення рахунка bal=200грн. і використала саме це значення при виконанні операції зняття грошей з рахунку, після чого зафіксувала в базі даних невірний результат 190грн. замість 90грн.

Причина виконання відкату транзакції Т₄ несуттєва – наприклад при її виконанні була виявлена деяка помилка (введено невірний номер рахунку).

Джерелом помилки є припущення транзакцією Т₃, що виконана в транзакції Т₄ зміна буде успішно зафіксована в базі даних, хоча насправді мав місце відкат транзакції.

Проблему можна усунути, заборонивши транзакції Т₃ зчитувати значення рахунку bal доти, поки транзакція Т₄ не буде або зафіксована, або скасована.

Проблема неузгодженої обробки.

В обох приведених вище прикладах мова йшла про транзакції, що виконували відновлення даних у базі, наявність взаємного впливу між якими і викликало суперечливий стан БД.

Однак транзакції, що тільки зчитують інформацію з бази даних, також можуть давати невірні результати, якщо їм будуть доступні для читання проміжні результати паралельно виконуваних і ще не завершених транзакцій, що обновляють інформацію в базі. Цю проблему ще називають читанням сміття

Час	Транзакція Т5	Транзакція Т6	Поле bal1	Поле bal2	Поле bal3	Поле sum
t1		begin transaction	100	50	25
t2	begin transaction	sum = 0	100	50	25	0
t3	read(bal1(t3))	read (bal(t3))	100	50	25	0
t4	bal1(t4) = bal1(t3) – 10	sum = sum + bal(t3)	100	50	25	100
t5	write (bal1(t4))	read(bal2(t5))	90	50	25	100
t6	read(bal3(t6))	sum = sum + bal2(t5)	90	50	25	150
t7	Bal3(t7) = bal3(t6) + 10		90	50	25	150
t8	write (bal3(t7))		90	50	35	150
t9	commit	read (bal3(t9))	90	50	35	150
t10		sum = sum + bal3(t9)	90	50	35	185
t11		commit	90	50	35	185

Транзакція Т₆ обчислює суму залишків на рахунках bal₁₌ 100грн., bal₂₌50грн. і bal₃₌ 25грн.

Паралельно з Т₆ транзакція Т₅ здійснює переказ 10грн. з рахунку bal₁ на рахунок bа1₃.

В результаті значення суми, отримане транзакцією Т₆ є невірним: 185грн. замість 175грн.

Ця проблема може бути усунута шляхом, заборони транзакції Т₆ зчитувати значення на рахунках bal₁ і bal₃ доти, поки транзакція Т₅ не зафіксує виконані нею відновлення.

Використання протоколу двох фазного блокування для усунення проблем.