トランザクション処理とは―データベースにおける意味。ACID特性の解説など。

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トランザクションとは、利用者から見たデータベースに対する処理の単位です。利用者からみた場合は1つのデータベース更新処理ですが、データベースから見れば複数の利用者からの処理依頼があり、データベースの更新を矛盾なく行う必要があります。データベースにおけるトランザクションの意味、ACID特性などの解説をまとめています。

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1. トランザクションの意味

トランザクションとは、利用者から見たデータベースに対する処理の単位です。

利用者からみた場合は1つのデータベース更新処理ですが、データベースから見れば複数の利用者からの処理依頼があり、データベースの更新を矛盾なく行う必要があります。 DBMSにおいてトランザクションは、一連の処理が全て成功したら処理結果を確定し、途中で失敗したら処理前の状態に戻す特性をもちます。

トランザクションの英語

トランザクションは英語のtransactionから来ることばです。

意味は英語で以下のように説明されます。

an occasion when someone buys or sells something, or when money is exchanged or the activity of buying or selling something

一般的なトランザクションの意味

一般的なトランザクションの意味は以下です。

業務上の処理。取り扱い。
オンライン-システムなどで、端末装置から入力される意味をもったデータや処理の要求。

データベースにおけるトランザクションの意味

データベースにおけるトランザクションの意味は、利用者から見たデータベースに対する処理の単位です。利用者からみた場合は1つのデータベース更新処理ですが、データベースから見れば複数の利用者からの処理依頼があり、データベースの更新を矛盾なく行う必要があります。

以下ではデータベースにおけるトランザクション処理に関連した知識を見ていきます。

2. 排他制御

排他制御とは、複数のプロセスからの同時アクセスにより競合が発生する場合に、あるプロセスに資源を独占的に利用させている間は、他のプロセスが利用できないようにする事で整合性を保つ処理のことをいいます。

データベースのトランザクション処理においてもデータの整合性を保つために、複数のトランザクションが同時にデータベースのデータを更新することが起こらないように排他制御を行います。デットロックなど、具体例を用いてデータベースの排他制御について見ていきます。

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3. 障害回復

障害回復に関するトピックについて見ていきます。

データベースのバックアップ方式

データベースのバックアップ処理には、フルバックアップ方式と差分バックアップ方式があります。

フルバックアップ方式

フルバックアップ方式とは、データベースのすべてをバックアップする方式です。

差分バックアップ方式

差分バックアップ方式とは、前回のバックアップ処理からの変更された点だけをバックアップするものです。フルバックアップのデータで修復した後に、差分を加えて復旧します。

ロールバック

何らかの理由で、トランザクションが正常に処理されなかったときに、データベースをトランザクション開始前の状態にすることをロールバックといいます。

ロールフォワード

ロールフォワードとは、前方復帰ともいい、データベースが格納されている記憶媒体に故障が発生した場合、バックアップファイルとログを用いてデータベースを回復する操作のことをいいます。

システム障害が発生した時点で、一度チェックポイントの状態までデータを復元し、続いてログファイルを使ってチェックポイント後のトランザクションを再現して障害直前の状態まで回復させます。

障害回復に関連したIPA情報処理試験の過去問

以下では障害回復に関連したIPA情報処理試験の過去問とその解説をまとめています。

4. トランザクション管理

データベースは複数の利用者が同時にアクセスするので、トランザクション処理にはACID特性が求められます。 ACID特性の四つの特性の意味などトランザクション管理について見ていきます。

ACID特性

ACID特性とは、読み方は「アシッド」で、トランザクション処理に必要な4つの要素、Atomicity、Consistency、Isolation、Durabilityを頭字語で表した用語です。データベースは複数の利用者が同時にアクセスするので、トランザクション処理にはACID特性が求められます。4つの特性の意味を見ていきます。

Atomicity（原子性）
一連の処理（トランザクション）をすべて実行するか、1つも処理を実行しないかのどちらかになること
Consistency（一貫性or整合性）
一連の処理（トランザクション）の開始から終了までデータの整合性が保たれ続けること
Isolation（独立性or隔離性）
１つ１つのトランザクションが独立して実行され、他のトランザクションに影響を与えず、また影響を受けないこと
Durability（永続性or持続性or耐久性）
どんな障害が発生してもそのトランザクションの結果は永久に保障されること。

データベースの性能向上

データベースへのアクセス効率向上のために、インデックスを有効に活用する考え方があります。

DBMSにおけるインデックス

DBMSにおけるインデックスは、検索を高速に行う目的で、必要に応じて設定し、利用する情報です。

トランザクション処理に関連したIPA情報処理試験の過去問

以下ではトランザクション処理に関連したIPA情報処理試験の過去問とその解説をまとめています。

もっと知識を広げるための参考

データベース
データベースの方式、設計、データ操作、トランザクション処理、応用など。データベース関連のオリジナルテキストと情報処理試験の過去問もまとめています。
テクノロジ系
情報処理試験対策用のサイトオリジナル教科書をテーマにテクノロジ系の知識をまとめています。

更新履歴

2018/12/24 ロールフォワードについて補足を追記しました。
2018/11/29 トランザクションとはの説明に補足を追記しました。
2018/11/22 ロールバックについて追記しました。
2018/11/4 記事をUPしました。

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