Спецификация транзакций
Итак, транзакция базы данных - это логическая единица работы, которая переводит базу данных из одного завершенного состояния в другое завершенное состояние. Под завершенным состоянием базы данных здесь понимается такое состояние данных в базе данных, которое не нарушает целостности этих данных - все данные в таблицах базы данных правильны, а ссылки между таблицами корректны. В дополнение, транзакция группирует операции над данными таким образом, чтобы все обращения к базе данных были успешно завершены или, в случае сбоя, база данных возвратилась в предыдущее завершенное состояние (откат транзакции).
Поскольку любая операция изменения данных в базе данных несет в себе потенциальную возможность нарушения целостности данных, необходимо строго определять транзакции и идентифицировать информацию, которая обычно включается в определение транзакции.
Определение транзакции может иметь различные формы. Иногда для определения транзакций используется репозиторий данных CASE-средств проектирования базы данных. Очень часто определение транзакций выполняется посредством текстовых описаний. Независимо от выбранного подхода любое хорошее определение транзакции включает несколько важных элементов. К таким элементам относятся:
- имя транзакции;
- номер транзакции;
- описание транзакции;
- характер транзакции и ее сложность;
- объем транзакции;
- требования к производительности транзакции;
- относительный приоритет;
- время выполнения транзакции.
Первым шагом в определении транзакции является уникальная идентификация каждой транзакции базы данных. Это можно сделать назначением имени и номера каждой транзакции базы данных. Имена транзакций должны позволять пользователям отличать их друг от друга. Описание транзакций включает перечень операций предметной области, которые выполняются транзакцией. Что касается описания транзакций, то оно должно быть выполнено в терминах предметной области, понятных пользователю. Здесь нужно иметь в виду следующее: а) описание транзакции должно описывать, что транзакция делает для пользователя, а не как она выполняется; и б) описание должно быть понятно пользователю, что не исключает использование технологического жаргона.
Пример. Спецификация транзакции
Номер транзакции: 001
Имя транзакции: Назначить работу служащему.
Описание транзакции: Транзакция проверяет, не назначена ли уже данная работа данному служащему, затем проверяет, располагает ли служащий рабочим временем для выполнения данной работы. Если результаты проверки положительны (данная работа не назначена данному служащему, и служащий располагает временем для ее выполнения), то происходит назначение данной работы данному служащему.
В OLTP-системах большинство транзакций известны заранее, поэтому между спецификацией транзакции и транзакцией базы данных существует взаимно однозначное соответствие. В DSS-системах транзакции часто не известны заранее, и, следовательно, невозможно в принципе описать все транзакции. В этом случае спецификация транзакции лишь в общих чертах описывает транзакции базы данных, поэтому проектировщику базы данных важно уметь предсказать тип транзакций, которые пользователь вероятнее всего будет выполнять в базе данных.
Для каждой транзакции может быть определен характер транзакции как онлайновая транзакция или пакетная транзакция, а также указана ее сложность. Обычно сложность указывается в терминах "высокая", "средняя", "низкая". Эта информация нужна проектировщику базы данных для оценки транзакций базы данных в целом. Количество транзакций той или иной сложности влияет на время проектирования физической модели базы данных - чем больше в базе данных транзакций высокой сложности, тем больше время проектирования физической модели. Сложность транзакции является условной мерой трудоемкости работы проектировщика базы данных при достижении требований производительности базы данных.
Высокая сложность приписывается обычно транзакции, которая имеет две из следующих характеристик:
- содержит от 8 до 10 команд SQL;
- содержит предложение WHERE с большим количеством предикатов;
- содержит предложение WHERE с более чем тремя соединениями или под запросами;
- обрабатывает более чем 100 строк.
Низкая сложность приписывается транзакции со следующими характеристиками:
- содержит до трех команд SQL;
- содержит предложение WHERE с одним или двумя предикатами;
- обрабатывает менее чем 25 строк.
Транзакция со средней сложностью имеет характеристики между нижней и высокой сложностью.
Пример. Спецификация транзакции
Продолжая приведенный выше пример, можем указать следующее:
Характер транзакции: онлайновая транзакция.
Сложность: средняя.
Объем транзакции (Transaction volume statistics) включает обычно два параметра: среднюю частоту транзакции (например, 50 тр./ч) и пиковую частоту транзакции (например, 70 тр./ч). Оценка частотных характеристик транзакций базы данных очень важна для проектирования физической модели базы данных: настройка физической структуры базы данных для транзакций с высокой частотой существенно отличается от настройки ее для транзакции с низкой частотой использования.
Для модернизации существующих систем информация о частотах транзакций может быть представлена во входной документации на основе анализа статистики эксплуатации системы. А вот для вновь создаваемых баз данных такую информацию получить практически невозможно, и приходится пользоваться приблизительными оценками.
Пример. Дополняя наш пример, мы можем указать, что Средняя частота транзакции: до 10 в день. Пиковая частота: 10 в час.
Спецификация транзакции должна включать требования по производительности транзакции. Производительность базы данных в целом складывается из производительности каждой транзакции в отдельности и их распределения во времени. Это очень важная информация для проектировщика данных при решении им задачи настройки физической структуры базы данных. Если проектировщик базы данных не имеет такой информации, он не может решить задачу достижения производительности путем подбора соответствующих конструкций базы данных. Требования по производительности обычно задаются в виде параметра время реакции, т.е. количества секунд, требуемых для выполнения транзакции. Например, во многих банковских системах транзакция для снятия денег со счета клиента не должна занимать более 5 секунд.
Другой формой задания требования на производительность транзакций базы данных является указание их характера и сложности. Например:
- онлайновые транзакции высокой сложности должны выполняться не более 15 с;
- онлайновые транзакции средней сложности должны выполняться не более 7 с;
- онлайновые транзакции низкой сложности должны выполняться не более 4 с;
- пакетные транзакции высокой сложности должны выполняться не более 1 часа;
- пакетные транзакции средней сложности должны выполняться не более 0,5 часа;
- пакетные транзакции низкой сложности должны выполняться не более 15 мин.
В какой форме проектировщик базы данных получит требования на производительность транзакций, сказать сложно. Будет очень хорошо, если он их вообще получит. Это является одним из самых узких мест, как в исходной документации, так и в проектировании физической модели. На практике проектировщики баз данных "отпускают" базу данных в опытную эксплуатацию таким образом, чтобы получить временные характеристики выполнения транзакций и удовлетворить требованиям по производительности в рамках решения задач обратного влияния.
Желательно в спецификации транзакции указать ее относительный приоритет, который показывает, насколько важна настоящая транзакция для предметной области по сравнению с другими. Относительный приоритет транзакции позволяет проектировщику базы данных сгруппировать транзакции по этому параметру, что даст возможность последовательно оценить все транзакции базы данных и их вклад в производительность базы данных.
Далее в процессе создания физической модели данных проектировщик базы данных будет настраивать физическую структуру так, чтобы каждая в отдельности выполнялась быстрее. Выполнение какой-либо транзакции в базе данных с большим приоритетом отрицательно сказывается на производительности других транзакций. Ранжирование транзакций по относительному приоритету позволяет сбалансировать влияние транзакций друг на друга в базе данных в целом.
Задание приоритета транзакций может иметь различные формы.
Обычно такое действие сводится к субъективной оценке в виде числа от 1 до 10.
Каждая спецификация транзакции должна содержать команды SQL, которые задают операции с базой данных. Указание команд SQL в контексте создания физической модели базы данных позволяют оценить время выполнения транзакций (execution time), т.е. фактическое количество секунд, необходимое для завершения транзакции в режиме эксплуатации базы данных. Для проектировщика базы данных этот параметр важен еще и с точки зрения разработки спецификаций модулей приложений базы данных для разработчиков приложений.
Помимо собственно команды языка манипулирования данными, желательно включить некоторый комментарий к каждой команде, в котором указать: а) что команда делает, б) почему это требуется, и в) количество строк в базе данных, которое захватывается командой. Время выполнения команды SQL непосредственно зависит от числа обрабатываемых командой строк. Обычно время выполнения транзакций можно оценить на стадии опытной эксплуатации и тестирования базы данных.
Пример. Продолжая наш пример, можно составить следующую таблицу.
| Select works from project where empno=:1 and works=:2 | Возвращает информацию о назначении данной работы данному служащему. По крайней мере, одна строка возвращается. Число строк, которые могут обрабатываться командой, равно текущему размеру таблицы PROJECT |
| Select works from project where empno=:1 | Возвращает список работ данного служащего, чтобы оценить его загруженность. Число строк, которые могут обрабатываться командой, равно текущему размеру таблицы PROJECT |
| Insert into project empno, works values(:1,:2) | Назначает данного служащего на данную работу, если это необходимо |
