Модели транзакций (стр. 2 из 3)
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.
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
2.3Хроники
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, ..., Тn с соответствующим набором компенсирующих транзакций С1, C2, ..., Cn, то окончательный результат выполнения хроники будет определяться одной из приведенных ниже последовательностей транзакций.
1.T1, Т2, …, Tn — если вся транзакция была успешно завершена.
2.T1, T2, ..., Ti, Сi-1, ..., C2, С1 — если выполнение субтранзакции Тi 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.