Luận văn thạc sĩ về quản lý giao tác trong cơ sở dữ liệu quan hệ và phân tán

Hệ thống cơ sở dữ liệu có thể được phân loại thành đơn người dùng và đa người dùng. Hệ thống đơn người dùng chỉ cho phép một người truy cập tại một thời điểm, trong khi hệ thống đa người dùng cho phép nhiều người truy cập đồng thời. Ví dụ, trong một hệ thống đặt vé máy bay, hàng trăm đại lý có thể thực hiện giao tác cùng lúc. Điều này yêu cầu DBMS phải có khả năng xử lý đồng thời và đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu. Việc quản lý giao tác trong môi trường đa người dùng là một thách thức lớn, vì các giao tác có thể xung đột và dẫn đến các vấn đề như mất cập nhật hoặc dữ liệu không chính xác. Do đó, việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển đồng thời là cần thiết để duy trì tính toàn vẹn của cơ sở dữ liệu.

Một giao tác trong cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều thao tác như đọc, ghi và cập nhật. Các thao tác này có thể được thực hiện thông qua ngôn ngữ truy vấn như SQL. Trong DBMS, các thao tác này thường được thực hiện trong một vùng đệm, nơi dữ liệu được lưu trữ tạm thời trước khi được ghi vào đĩa. Việc sử dụng vùng đệm giúp tăng tốc độ truy cập dữ liệu và giảm thiểu thời gian chờ đợi. Tuy nhiên, việc quản lý vùng đệm cũng cần được thực hiện cẩn thận để tránh mất dữ liệu hoặc ghi đè lên dữ liệu quan trọng. Các thao tác đọc và ghi cần được thực hiện một cách đồng bộ để đảm bảo tính nhất quán của cơ sở dữ liệu. Nếu không, có thể xảy ra các vấn đề như dirty read, nơi một giao tác đọc dữ liệu chưa được xác nhận từ một giao tác khác.

Kỹ thuật sử dụng khóa là một trong những phương pháp chính để điều khiển đồng thời trong cơ sở dữ liệu. Bằng cách áp dụng các loại khóa khác nhau, hệ thống có thể kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu. Có hai loại khóa chính: khóa chia sẻ (shared lock) và khóa độc quyền (exclusive lock). Khóa chia sẻ cho phép nhiều giao tác đọc dữ liệu cùng lúc, trong khi khóa độc quyền chỉ cho phép một giao tác ghi dữ liệu. Tuy nhiên, việc sử dụng khóa cũng có thể dẫn đến tình trạng khóa chết, nơi hai hoặc nhiều giao tác chờ nhau để giải phóng khóa. Để giải quyết vấn đề này, các phương pháp như phát hiện và xử lý khóa chết được áp dụng, giúp đảm bảo rằng hệ thống vẫn hoạt động hiệu quả ngay cả khi có nhiều giao tác đồng thời.

Phương pháp Timestamp Ordering là một kỹ thuật điều khiển đồng thời khác, trong đó mỗi giao tác được gán một dấu thời gian duy nhất. Dựa trên dấu thời gian này, hệ thống có thể xác định thứ tự thực hiện của các giao tác. Nếu một giao tác cố gắng truy cập dữ liệu mà đã bị thay đổi bởi một giao tác khác có dấu thời gian lớn hơn, hệ thống sẽ từ chối yêu cầu đó. Phương pháp này giúp duy trì tính nhất quán của cơ sở dữ liệu mà không cần sử dụng khóa, giảm thiểu tình trạng khóa chết. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm, như việc có thể dẫn đến việc từ chối nhiều giao tác hợp lệ nếu có nhiều giao tác xảy ra đồng thời.

Xếp hàng thứ tự trong giao tác là một khái niệm quan trọng trong quản lý cơ sở dữ liệu. Nó liên quan đến việc xác định thứ tự thực hiện của các giao tác để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu. Trong SQL, thứ tự của các giao tác có thể được kiểm soát thông qua các lệnh như COMMIT và ROLLBACK. Việc xếp hàng thứ tự giúp ngăn chặn các vấn đề như cập nhật bị mất và dirty read. Hệ thống cũng có thể sử dụng các kỹ thuật như tương đương khung nhìn để đảm bảo rằng các giao tác được thực hiện theo thứ tự đúng. Điều này rất quan trọng trong môi trường đa người dùng, nơi nhiều giao tác có thể xảy ra đồng thời.

Tính nguyên tử là một trong những thuộc tính quan trọng của giao tác trong cơ sở dữ liệu. Nó đảm bảo rằng tất cả các thao tác trong một giao tác phải được thực hiện thành công hoặc không có thao tác nào được thực hiện. Nếu một thao tác trong giao tác thất bại, toàn bộ giao tác sẽ bị hủy bỏ và dữ liệu sẽ trở về trạng thái ban đầu. Điều này giúp duy trì tính nhất quán của cơ sở dữ liệu và ngăn chặn các vấn đề như dirty read. Tính nguyên tử là một phần của các thuộc tính ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) mà mọi giao tác trong cơ sở dữ liệu cần phải tuân thủ.