Рисунок 2. Выполнение плоской транзакции в среде крупной организации.

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. Контрольные точки

Контрольные точки устанавливаются в прикладной программе для того, чтобы отметить моменты, начиная с которых можно продолжить вычисления в случае возникновения проблем. В идеале контрольные точки должны соответствовать частично согласованным состояниям (например, после построения вспомогательной таблицы в программе, которая затем будет использоваться для вычислений с участием еще какой-либо таблицы).

По достижении очередной контрольной точки в транзакции создается новое атомарное действие, которое запускается на выполнение. Только последнее атомарное действие всей последовательности может выполнить фиксацию (COMMIT WORK) транзакции; оператор COMMIT WORK передается всем предыдущим атомарным действиям, пока все они не будут зафиксированы. В отличие от модели многозвенных транзакций, которые мы рассмотрим в следующем разделе, контрольная точка не приводит к необратимой фиксации, выполненной до этого момента работы.

Прерывания (ROLL BACK), или откаты, транзакции могут инициироваться из любого атомарного действия, а не только из последнего; хотя в любой заданный момент времени прерывание может инициировать только действие, запущенное последним. (Это значит, что если для какого-то атомарного действия была достигнута контрольная точка, то для этого действия уже не может быть в дальнейшем принято решение об откате.) Откат может быть произведен до любой из предыдущих контрольных точек, поэтому менеджер обработки транзакций должен воспринимать параметр, указывающий, до какой именно контрольной точки нужно произвести откат (в идеале логика приложения должна предусматривать определение контрольной точки, до которой в случае неудачи следует откатить выполнение).

Проводились исследовательские работы по изучению применимости так называемых устойчивых (persistent) контрольных точек, которые фиксируются в дисковой или другой долговременной памяти, для того чтобы результаты выполнения были доступны после системных крахов. Однако Грей и Реутер отмечают, что "здесь не видно пока никакого решения, которое можно было бы принять безоговорочно". Это вряд ли следует считать большой проблемой, поскольку две новые модели транзакций - вложенные и многозвенные транзакции - предоставляют схожие возможности при том, что формальные определения этих парадигм значительно лучше проработаны и общеприняты. Рассмотрим вначале многозвенные транзакции.

2.3. Многозвенные транзакции

Модель многозвенных транзакций (рис. 3) концептуально подобна модели контрольных точек, но она предполагает фиксацию части работы, сделанной до некоторого момента; возможность отката зафиксированных действий исключается.

Рисунок 3. Концептуальное представление многозвенных транзакций.

Приложение тем не менее остается в состоянии транзакции; т. е. при этом не происходит инициации очередной транзакции, ее завершения, инициации следующей и ее завершения и т. д. В рамках многозвенной транзакции сохраняются все необходимые элементы контекста выполнения (курсоры баз данных, открытые файлы и т. д.), хотя ресурсы, ставшие ненужными, можно освобождать.

Модель многозвенных транзакций включает оператор CHAIN WORK - неделимую комбинацию операторов COMMIT WORK и BEGIN WORK, - которая неравноценна последовательному выполнению операторов COMMIT WORK и BEGIN WORK по отдельности. При выполнении этих операторов по отдельности контекст пропадает; некоторая другая транзакция может "вклиниться" и изменить значения в базе данных, которые нужны для выполнения следующего "звена" многозвенной транзакции, прежде чем это звено начнет выполняться. Таким образом, многозвенные транзакции концептуально эквивалентны транзакциям с контрольными точками с той разницей, что откат может производиться только до последней зафиксированной точки, а не до любой предыдущей контрольной точки.

Обе модели транзакций - многозвенные и с контрольными точками - позволяют описывать последовательности действий; различия касаются лишь возможностей отката и устойчивости выполненных до заданной точки действий. Последняя модель, которую мы обсудим, - это модель, которая позволяет описывать не последовательности, а иерархии субтранзакций.

2.4. Вложенные транзакции

Модель вложенных транзакций включает понятие головной транзакции, которая управляет выполнением всей иерархии. В рамках иерархии могут присутствовать транзакции разных уровней вложенности (рис. 4). Концевые узлы иерархии представляют собой плоские транзакции. Отдельные ветви иерархии могут иметь разную длину, т. е. концевые транзакции могут находиться на разном "расстоянии" от головной транзакции (корня дерева транзакций).

Рисунок 4. Структура вложенных транзакций.

Правила и модели вложенных транзакций были впервые разработаны Эллиотом Моссом в 1981 году. В модели Мосса реальные действия могли производиться только концевыми субтранзакциями, но Грей и Реутер отмечают, что это правило ограничивает функции вложения транзакций и, что его отмена дает дополнительные возможности распараллеливания действий над разделяемыми объектами при введении абстракции многоуровневых объектов.

Мосс сформулировал три правила для управления вложенными транзакциями:

- Правило фиксации. Выполнение оператора COMMIT WORK в некоторой субтранзакции делает ее результаты видимыми только для родительской транзакции. Фактическая фиксация субтранзакции происходит только после фиксации всех ее предков вплоть до головной транзакции.

- Правило прерывания (отката). Если субтранзакция некоторого уровня, включая головную, откатывается, то же самое должно быть сделано для всех ее потомков, независимо от статуса фиксации любой из них на локальном уровне.

- Правило видимости. Все действия, выполненные в рамках субтранзакции, при ее фиксации становятся видимыми родительской транзакции. Все объекты, захваченные некоторой транзакцией, доступны ее потомкам. Соседние транзакции (относящиеся к одному уровню и имеющие общего родителя) "не видны" друг другу ни в том, ни в другом смысле, что позволяет выполнять их параллельно.