Transactions (Tranzaksiyalar)

Tranzaksiya Anomaliyaları (Transaction Phenomena)

Tranzaksiyaların paralel işləməsi zamanı müxtəlif anomaliyalar baş verə bilər. Bu anomaliyalar məlumatın bütövlüyünə və uyğunluğuna təsir göstərə bilər:

Dirty Read (Çirkli Oxuma)

• Təsvir: Bir tranzaksiya, başqa bir tranzaksiyanın hələ commit edilməmiş (təsdiqlənməmiş) dəyişikliklərini oxuyur.
• Problem: Əgər yazı tranzaksiyası rollback edilərsə (geri qaytarılarsa), oxunan məlumat etibarsız olur.
• Nümunə: Tranzaksiya A hesaba 100 manat əlavə edir, amma hələ commit etmir. Tranzaksiya B yeni balansı oxuyur və istifadə edir. Sonra A rollback edilir.

Nonrepeatable Read (Təkrarlanmayan Oxuma)

• Təsvir: Bir tranzaksiya əvvəl oxuduğu məlumatı yenidən oxuyur və görür ki, məlumat başqa bir tranzaksiya tərəfindən dəyişdirilib (ilk oxumadan sonra commit edilib).
• Problem: Eyni tranzaksiya daxilində eyni məlumatın müxtəlif dəyərləri alınır.
• Nümunə: Tranzaksiya A müştərinin balansını oxuyur (1000 manat). Tranzaksiya B balansı 900 manata dəyişdirir və commit edir. Tranzaksiya A balansı yenidən oxuyur və artıq 900 manat görür.

Phantom Read (Fantom Oxuma)

• Təsvir: Bir tranzaksiya müəyyən şərtə uyğun sətirlər dəstini qaytaran sorğunu təkrar icra edir və görür ki, bu dəstə başqa bir tranzaksiyanın commit edilməsi nəticəsində dəyişib.
• Problem: Eyni sorğu müxtəlif nəticələr qaytarır, çünki başqa tranzaksiyalar yeni sətirlər əlavə edib və ya mövcud sətirləri silib.
• Nümunə: Tranzaksiya A "yaşı 30-dan çox olan bütün müştəriləri" seçir. Tranzaksiya B yeni 35 yaşlı müştəri əlavə edir və commit edir. Tranzaksiya A eyni sorğunu təkrar icra etdikdə, əlavə sətir görünür.

Serialization Anomaly (Seriallaşdırma Anomaliyası)

• Təsvir: Bir qrup tranzaksiyanın uğurla commit edilməsinin nəticəsi, bu tranzaksiyaların bir-bir icra edilməsinin bütün mümkün sıralamalarına uyğun gəlmir.
• Problem: Paralel icra zamanı elə nəticələr əldə edilir ki, bu nəticələr heç bir ardıcıl icra ssenarisinə uyğun gəlmir.
• Nümunə: İki tranzaksiya eyni zamanda iki müxtəlif hesabdan pul çıxarır və bir-birinin hesabına köçürür. Paralel icra zamanı hər iki hesabda kifayət qədər vəsait olmaya bilər, amma ardıcıl icra zamanı problem yaranmaz.

Verilənlər Bazasında Vacib Konsepsiyalar

Consistency (Uyğunluq)

• Təsvir: Məlumatlar məntiqi cəhətdən düzgün olmalıdır.
• Əhəmiyyəti: Tranzaksiya verilənlər bazasını bir düzgün vəziyyətdən digər düzgün vəziyyətə keçirməlidir.
• Nümunə: Bank hesabından pul çıxarıldıqda, balans mənfi olmamalıdır (əgər overdraft icazəsi yoxdursa).

Integrity (Bütövlük)

• Təsvir: Məlumatlar bütün məhdudiyyətlərə (constraints) uyğun olmalıdır.
• Növləri:
  • Entity Integrity: Hər bir sətir unikal identifikator ilə müəyyən edilməlidir (Primary Key).
  • Referential Integrity: Foreign key dəyərləri ya NULL olmalı, ya da əlaqəli cədvəldə mövcud olmalıdır.
  • Domain Integrity: Sütun dəyərləri müəyyən edilmiş data tipinə və məhdudiyyətlərə uyğun olmalıdır.
• Nümunə: Sifarişlər cədvəlindəki müştəri ID-si müştərilər cədvəlində mövcud olmalıdır.

Tranzaksiya İzolyasiya Səviyyələri (Transaction Isolation Levels)

İzolyasiya səviyyələri, paralel işləyən tranzaksiyaların bir-birinə necə təsir göstərəcəyini müəyyən edir. SQL standartı dörd əsas izolyasiya səviyyəsini müəyyən edir:

1. Read Uncommitted (Təsdiqlənməmiş Oxuma)

• Təsvir: Ən aşağı izolyasiya səviyyəsi. Tranzaksiyalar digər tranzaksiyaların hələ commit edilməmiş dəyişikliklərini görə bilər.
• Anomaliyalar: Dirty read, nonrepeatable read və phantom read baş verə bilər.
• İstifadə halları: Dəqiqlik tələb olunmayan, ümumi statistika və ya trend analizi kimi əməliyyatlar üçün.
• Performans: Ən yüksək performans, amma ən az etibarlılıq.

2. Read Committed (Təsdiqlənmiş Oxuma)

• Təsvir: Tranzaksiyalar yalnız digər tranzaksiyaların commit edilmiş dəyişikliklərini görə bilər.
• Mexanizm: Oxu zamanı lock qoyulur və oxu bitəndən sonra buraxılır.
• Anomaliyalar: Nonrepeatable read və phantom read baş verə bilər, amma dirty read qarşısı alınır.
• İstifadə halları: Əksər biznes tətbiqləri üçün standart seçim.
• Performans: Yaxşı balanslaşdırılmış performans və etibarlılıq.

3. Repeatable Read (Təkrarlanan Oxuma)

• Təsvir: Tranzaksiya ərzində oxunan məlumat dəyişmir, eyni sorğu hər dəfə eyni nəticəni qaytarır.
• Mexanizm: Lock tranzaksiya sonuna qədər saxlanılır.
• Anomaliyalar: Phantom read baş verə bilər, amma dirty read və nonrepeatable read qarşısı alınır.
• İstifadə halları: Hesabat və analitik sorğular kimi, eyni məlumatın dəfələrlə oxunduğu əməliyyatlar.
• Performans: Orta performans, yüksək etibarlılıq.

4. Serializable (Seriallaşdırıla bilən)

• Təsvir: Ən yüksək izolyasiya səviyyəsi. Tranzaksiyalar bir-birindən tam təcrid olunur.
• Mexanizm: Oxu və yazı üçün geniş lock; tam ardıcıllıq təmin edir.
• Anomaliyalar: Bütün anomaliyaların qarşısı alınır.
• İstifadə halları: Maliyyə əməliyyatları, kritik biznes prosesləri kimi yüksək dəqiqlik tələb edən əməliyyatlar.
• Performans: Ən aşağı performans, ən yüksək etibarlılıq.

Locking Mexanizmləri

Verilənlər bazası sistemləri, konkurent tranzaksiyaları idarə etmək üçün müxtəlif locking (kilid) mexanizmlərindən istifadə edir:

Locking Strategiyaları

Pessimistic Locking (Bədbin Kilid)

• Təsvir: Məlumat dəyişdirilmədən əvvəl kilid qoyulur və digər tranzaksiyaların həmin məlumatı dəyişdirməsinə icazə verilmir.
• Mexanizm: SELECT ... FOR UPDATE kimi əmrlərlə tətbiq olunur.
• Üstünlüklər: Konfliktlərin qarşısını əvvəlcədən alır, məlumat bütövlüyünü təmin edir.
• Çatışmazlıqlar: Deadlock riski, aşağı konkurentlik.

Optimistic Locking (Nikbin Kilid)

• Təsvir: Məlumat sərbəst dəyişdirilir, amma commit zamanı konflikt yoxlanılır.
• Mexanizm: Versiya nömrəsi və ya timestamp kimi izləmə mexanizmləri istifadə olunur.
• Üstünlüklər: Yüksək konkurentlik, deadlock riski yoxdur.
• Çatışmazlıqlar: Konflikt baş verdikdə əməliyyatın təkrarlanması lazım gəlir.

2-Phase Locking (2PL)

• Təsvir: Tranzaksiya iki fazada həyata keçirilir: əvvəlcə bütün lazımi kilidlər əldə edilir (growing phase), sonra isə kilidlər azad edilir (shrinking phase).
• Məqsəd: Seriallaşdırıla bilən tranzaksiyaları təmin etmək.
• Üstünlüklər: Məlumat uyğunluğunu (consistency) təmin edir.
• Çatışmazlıqlar: Deadlock riski, mürəkkəb idarəetmə.

Kilid Növləri və İzolyasiya Səviyyələri

Kilid Növü	Read Uncommitted	Read Committed	Repeatable Read	Serializable
No Lock	✓ (Dirty reads icazəlidir)	✗	✗	✗
Read Lock (Shared)	✗	✓ (Qısa müddətli)	✓ (Tranzaksiya sonuna qədər saxlanılır)	✓ (Tranzaksiya sonuna qədər saxlanılır)
Write Lock (Exclusive)	✓ (Minimal)	✓ (Dəyişdirilən məlumat üzərində)	✓ (Dəyişdirilən məlumat üzərində)	✓ (Dəyişdirilən məlumat üzərində)
Range Lock	✗	✗	✗	✓ (Phantom read qarşısını alır)
Intent Lock	✗	✓ (Hierarchical locking)	✓ (Hierarchical locking)	✓ (Hierarchical locking)
Gap Lock	✗	✗	✓ (Bəzi verilənlər bazalarında)	✓ (Phantom qarşısını alır)

Tranzaksiya İdarəetmə Praktikası

Effektiv Tranzaksiya Dizaynı

1. Qısa Tranzaksiyalar: Tranzaksiyaları mümkün qədər qısa saxlayın ki, kilidlər tez azad edilsin.
2. Minimal Əhatə: Tranzaksiyaya yalnız zəruri əməliyyatları daxil edin.
3. Uyğun İzolyasiya Səviyyəsi: Tətbiqin tələblərinə uyğun izolyasiya səviyyəsi seçin.
4. Deadlock İdarəetməsi: Deadlock-ların qarşısını almaq üçün resursları həmişə eyni ardıcıllıqla kilid edin.

Ümumi Problemlər və Həll Yolları

1. Deadlock: İki və ya daha çox tranzaksiya bir-birinin kilidini gözləyir.

   • Həll: Timeout mexanizmləri, deadlock detektoru, resurs sıralama.

2. Livelock: Tranzaksiyalar daim bir-birinə yol verir və heç biri tamamlanmır.

   • Həll: Random gözləmə müddətləri, prioritet mexanizmləri.

3. Starvation: Yüksək prioritetli tranzaksiyalar daim resursları tutur və aşağı prioritetli tranzaksiyalar heç vaxt icra olunmur.

   • Həll: Ədalətli növbə mexanizmləri, resurs limitləri.