12. Транзакции, операторы управления транзакциями: commit, rollback, savepoint; журнал транзакций, уровни блокировок.

Транзакция представляет собой последовательность операторов языка SQL, которая рассматривается как некоторое неделимое действие над базой данных. В то же время, это логическая единица работы системы.

Понятие транзакции имеет непосредственное отношение к целостности БД. СУБД автоматически следит, чтобы каждая отдельная команда SQL не нарушала целостность БД. В этом случае речь идет только о декларативной и ссылочной целостности. Что касается логической или семантической целостности, то существуют такие ограничения, накладываемые на БД, которые просто невозможно не нарушить, выполнив только один SQL-оператор. Для обеспечения логической целостности иногда необходимо успешное выполнение целой группы операторов, объединенных в транзакцию, например, перевод денег с одного счета на другой в банковской системе. Данная операция может состоять минимум из двух операций: снятие денег с одного счета (один оператор UPDATE или DELETE) и принятие денег на другой счет (еще один оператор UPDATE или INSERT). Если после выполнения первого действия оказывается, что второе действие совершить невозможно (например, счет закрыт), то возникает неоднозначная ситуация – куда в итоге денутся деньги? Для разрешения подобных ситуаций и используют механизм транзакций.

Существуют различные модели транзакций, которые могут быть классифицированы на основании различных свойств, включающих структуру транзакции, параллельность внутри транзакции, продолжительность и т.д. Чаще всего имеют в виду традиционные транзакции, характеризуемые четырьмя классическими свойствами: атомарности, согласованности, изолированности, долговечности (прочности) — ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability). Иногда традиционные транзакции называют ACID-транзакциями. Упомянутые выше свойства означают следующее.

1. Свойство атомарности выражается в том, что транзакция должна быть выполнена в целом или не выполнена вовсе.

2. Свойство согласованности гарантирует, что по мере выполнения транзакций данные переходят из одного согласованного состояния в другое — транзакция не разрушает взаимной согласованности данных.

3. Свойство изолированности означает, что конкурирующие за доступ к базе данных транзакции физически обрабатываются последовательно, изолированно друг от друга, но для пользователей это выглядит так, как будто они выполняются параллельно.

4. Свойство долговечности трактуется следующим образом: если транзакция завершена успешно, то те изменения в данных, которые были ею произведены, не могут быть потеряны ни при каких обстоятельствах (даже в случае последующих ошибок).

Таким образом, возможны два варианта завершения транзакции. Если все операторы выполнены успешно, и в процессе выполнения транзакции не произошло никаких сбоев программного или аппаратного обеспечения, транзакция фиксируется.

Фиксация транзакции — это действие, обеспечивающее запись на диск изменений в базе данных, которые были сделаны в процессе выполнения транзакции. До тех пор, пока транзакция не зафиксирована, возможно аннулирование этих изменений, восстановление базы данных в то состояние, в котором она была на момент начала транзакции. Фиксация означает, что все результаты выполнения транзакции становятся постоянными. Они станут видимыми другим транзакциям только после того, как текущая транзакция будет зафиксирована. До этого момента все данные, затрагиваемые транзакцией, будут «видны» пользователю в состоянии на начало текущей транзакции.

Если в процессе выполнения транзакции случилось нечто такое, что делает невозможным ее нормальное завершение, база данных должна быть возвращена в исходное состояние. Откат транзакции — это действие, обеспечивающее аннулирование всех изменений данных, которые были сделаны операторами SQL в теле текущей незавершенной транзакции.

Кроме выполнения явной фиксации транзакции (COMMIT) или явного отката транзакции (ROLLBACK) существует возможность неявного выполнения этих команд, то есть без непосредственного указания одной из этих двух команд пользователем.

Неявная фиксация транзакции, например, осуществляется самой СУБД в том случае, когда выполняется один из операторов DDL (CREATE, ALTER или DROP). Данные операторы изменяют схему базы данных, а с точки зрения согласованности данных это невозможно до тех пор, пока существуют незавершенные транзакции, поэтому СУБД сама автоматически пытается зафиксировать все текущие транзакции в той схеме, которую собираются изменить.

Неявный откат транзакции, например, осуществляется СУБД тогда, когда происходит неожиданное завершение сессии (разрыв сетевого соединения из-за программной или аппаратной ошибки, в результате обрыва кабеля) или при внезапном выключении электропитания сервера базы данных. В последнем случае при включении электропитания сервера базы данных, база данных после перезагрузки операционной системы вернется в свое последнее согласованное состояние.