13. Das Transaktionsparadigma

Dieses und die folgenden Kapitel befassen sich mit dem Transaktionskonzept und seiner Realisierung. Die Einhaltung dieses auch als ACID-Paradigma bezeichneten Konzepts ist Voraussetzung für die sichere und konsistente Ausführung von DB-Operationen, trotz gleichzeitiger DB-Zugriffe durch zahlreiche Benutzer und möglicher Fehlersituationen wie Rechner- oder Plattenausfällen. Die Grundlagen des Transaktionskonzepts sowie wesentliche Implementierungstechniken wurden bereits in den siebziger Jahren entwickelt, insbesondere in Verbindung mit der Implementierung der ersten relationalen DBS [GRAY78]. Die Unterstützung des Transaktionskonzepts ist seitdem längst eine obligatorische Funktion aller Datenbanksysteme, unabhängig vom zugrundeliegenden Datenmodell. Für wesentliche Aufgaben der Transaktionsverwaltung, insbesondere Synchronisation, Logging und Recovery, steht ein Fundus an leistungsfähigen und in der Praxis erprobten Verfahren zur Verfügung.

Die Bedeutung des Transaktionskonzepts geht jedoch weit über den Einsatz im Rahmen von DBS hinaus. Es stellt ein zentrales Paradigma der Informatik dar, das zur sicheren Verwendung unterschiedlichster Betriebsmittel eingesetzt werden kann. Insbesondere ist das Transaktionskonzept der Schlüssel zur zuverlässigen Nutzung verteilter Systeme [GRAY93]. Durch entsprechende Standardisierungen können dabei auch heterogene und autonome Teilsysteme in die Transaktionsverarbeitung eingebunden werden (siehe Abschnitt 1.4.5.1). Das Transaktionskonzept ist somit auch von zentraler Bedeutung für die sichere Abwicklung von Geschäftsvorgängen im Internet (Electronic Commerce), welche absehbar eine enorme wirtschaftliche Bedeutung erlangen werden [TYGA98].

Auf der anderen Seite zeigen sich für bestimmte Anwendungsbereiche mit komplexen Verarbeitungsvorgängen zunehmend auch Beschränkungen des "klassischen" Transaktionskonzepts. Dieses ist ausgelegt für sog. flache Transaktionen, welche aus einer linearen Folge von meist relativ wenigen DB-Operationen bestehen. Es wurden daher in der Literatur zahlreiche Erweiterungen vorgeschlagen [MOSS81, ELMA92, JAJO97], welche bestimmte Beschränkungen des herkömmlichen Transaktionskonzepts beheben sollen. Erste Implementierungen liegen insbesondere für geschachtelte Transaktionsmodelle vor, welche eine interne Untergliederung von Transaktionen in Teiltransaktionen unterstützen, für die besondere Funktionsmerkmale gelten.

Die Darstellung in diesem Buch konzentriert sich weitgehend auf das klassische ACID-Paradigma und seine Realisierung im Rahmen von (zentralisierten) Datenbanksystemen. Die dabei verwendeten Techniken sind von grundlegender Bedeutung und stellen auch die Basis für die Realisierung verteilter Transaktionen sowie die Implementierung erweiterter Transaktionsmodelle dar.

In diesem Kapitel erläutern wir einführend das ACID-Paradigma, die Benutzerschnittstelle zur Transaktionsverwaltung sowie Aspekte der Integritätskontrolle. Die folgenden Kapitel behandeln dann Anforderungen sowie die wichtigsten Realisierungsansätze für die grundlegenden Funktionen der Synchronisation (Kapitel 14) sowie von Logging und Recovery (Kapitel 15). Anschließend wird ein Überblick zu erweiterten Transaktionsmodellen gegeben, insbesondere geschachtelten Transaktionen (Kapitel 16).