事务处理

引子

最近看一些文章的时候，看到事务的概念，只记得在很早的时候接触过，想不起来有什么用，查询了资料后发现仍是挺有用的。

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介绍

事务处理（Transaction processing）是计算机科学中的信息处理，它被分红单个不可分割的操做，称为事务（transaction）。每一个事务做为一个完整的单元必须成功或者失败，毫不可能部分完成。事务处理经过确保系统上相互依赖的操做，所有成功完成或者所有成功取消，在已知的一致状态上维持系统的完整性。

举个例子，一个典型的银行交易：将 100 从客户的储蓄帐户转移到客户的支票帐户。这个交易涉及至少 2 个独立的操做：借记储蓄账户 100，记入支票帐户 100。若是一个操做成功，另一个操做失败，银行的帐簿最后会不平衡。这里必需要有一个方式去保证全部操做都成功或都失败，这样在银行的整个数据库中才不会先后矛盾。

在事务中连接了多个操做时，确保全部的操做没有错误的完成，或者都失败。若是其中的一些操做完成但在尝试其它操做时发生了错误，则事务处理系统会“回滚（rolls back）” 事务的全部操做（包括已经成功的操做），从而消除事务的全部痕迹，并将系统恢复处处理事务开始以前所处的一致的已知状态。若是一个事务的全部操做都成功的完成，这个事务会被系统提交（committed），全部对数据库的更改将会是永久性的，一旦事务完成不能被回滚。

一般，事务是同时发布的，若是它们重叠，可能会产生冲突。例如一个客户的储蓄帐户上有 150，尝试转帐给另一我的 100，同时转移 100 到支票帐户，那么只有其中的一个能够成功。然而，强制事务按照顺序执行是低效的。所以事务处理的并发编程实现，保证最终结果没有冲突，与任何顺序执行事务时达到的结果相同。在这个例子中，这就意味着无论那个事务先发布，不管是先转帐给另一我的仍是转移到支票帐户成功了，另一个操做就会失败。

方法

全部事务处理系统的基本原则都同样。然而，术语可能因事务处理系统而异，下面使用的术语不必定通用。

Rollback

事务处理系统经过在修改数据库时，记录数据库的中间状态来确保数据库完整性，而后若是一个事务没法提交，使用这些记录将数据库恢复到已知状态。

Rollforward

能够保留对数据库管理系统的全部修改的单独日志。这个对回滚并不须要，但在数据库发生故障时更新数据管理系统颇有用，所以有些事务处理系统提供这个功能。若是数据库管理系统彻底失败，则必须从最近的备份中恢复。备份不会反映自备份以来所提交的事务。可是，一旦数据库管理系统恢复了，就能够将日志应用于数据库（rollforward）以使数据库管理系统保持最新。

Deadlock

在一些状况下，两个事务可能在处理的过程当中，同时尝试访问数据库的同一部分，从而阻止它们继续运行。例如，事务 A 访问了数据库的 X ，事务 B 访问了数据库的 Y。若是此时，事务 A 尝试访问数据库的 Y ，事务 B 尝试访问数据库的 X ， 则一个死锁（Deadlock）产生了，而且两个事务都不能继续下去。

事务处理系统旨在检测这些死锁什么时候发生。一般，两个事务都将被取消并回滚，而后它们将以不一样的顺序自动再次启动，以便再也不发生死锁。或者有些时候，只有其中的一个死锁事务将会被取消和回滚，在短暂的延迟后自动重启。

死锁可能涉及 3 个或更多的事务。涉及的事务越多，它们检测的难度就越大，所以事务处理系统能够检测到的死锁，在实际中是有限制的。

Compensating transaction

在提交和回滚机制不可用或不指望的系统中，补偿事务常常用来撤销失败的事务，而且将系统恢复到以前的状态。

ACID 标准

Jim Gray 在 20 世纪 70 年代定义了一个可靠事务系统的特质，缩写为 ACID —— atomicity（原子性）、consistency（一致性）、 isolation（独立性）、durability（耐久性） 。

Atomicity

事务对状态的改变是原子的：要么所有发生，要么都不发生。

Consistency

一个事务是状态的一种正确转换。做为一组采起的行为不违反跟状态相关的任何完整性的约束。

Isolation

即便事务并发执行，对于每一个事务 T ，其余事务看起来在 T 以前或 T 以后执行，但不是二者同时执行。

Durability

一旦事务成功完成（提交），它对数据库的更改，将在数据库失败后继续存在并保留其更改。

优势

事务处理有下面的优势：

• 它容许用户之间共享计算机资源
• 它将做业处理的时间合理转换
• 它避免了在没有人工交互和监督的状况下闲置计算资源
• 它被用在昂贵的计算机上，经过保持对这些昂贵资源的高利用率来帮助分摊成本

缺点

事务处理有下面的缺点：

• 它们具备相对昂贵的设置成本
• 缺少标准的格式
• 硬件和软件不兼容

参考资料

• Transaction processing