事务处理原理

章节摘录

插图：

前言

40年来，事务处理一直是一项重要的软件技术。运输业、金融业、零售业、电信业、制造业、政府部门和军事等各个领域的大型企业都完全依赖事务处理应用程序来完成电子预定服务、银行业务、证券交易、订单处理、音乐和视频服务、运货跟踪、政府服务、电话交换、库存控制以及指挥与控制等功能。很多大型的硬件和软件供应商，例如IBM、HP、Oracle、Microsoft、Dell、Red Hat和EMC，其收益的很大一部分来自于事务处理系统。事务处理产品和服务的销售额每年高达几百亿美元。作为消费者，我们每天都在使用这一技术来取款、购买燃气、租影碟及网上购物。事务处理系统的工作原理具体是怎样的呢？这一问题曾经只有商用数据处理领域的计算机专业人员感兴趣。但是现在随着事务处理在经济领域的广泛使用，各个领域的工程师们都对此有兴趣。尽管如此，专业人员却难以找到可读性强的、技术内容充实的、介绍这一复杂技术的书籍。而本书填补了这一空白。一  绝大多数大规模事务处理系统的软件环境都基于事务中间件，事务中间件有助于将很多软件组件联合起来。这些组件包括驱动Web浏览器和其他设备的前端应用程序，将请求路由到能够运行它们的服务器的中间层应用程序，以及执行事务逻辑的服务器应用程序。常见的事务中间件包括IBM的CICS、Microsoft的.NET. Enterprise Services，以及Java：Enterprise Edition产品，如IBM Web Sphere Application Server、Oracle的Web Logic Servei和Red Hat的JBoss. Application Server。本书的前半部分着重介绍事务中间件技术。对很多软件工程师而言，事务中间件在技术上比较晦涩难懂，此技术是他们不太熟悉的一种软件粘合剂，需要用到的技术似乎不只是操作系统、数据库系统、通信系统和应用程序设计语言。本书通俗地介绍了事务中间件，解释了事务中间件对事务处理系统的性能、安全性、可扩展性、可用性、可管理性和易使用性所起的作用。本书的前半部分详细地介绍了事务中间件，包括事务中间件为应用程序编程人员提供的特性，以及如何构造事务中间件来提供这些特性。事务抽象本身在很大程度上是通过数据库系统实现的。数据库系统确保每个事务作为一个整体而执行，确保每个事务不受其他事务的干扰，确保每个事务生成的结果在硬件和软件发生故障的情况下能够保留下来。此行为是通过锁定、写日志、通信协议和复制等技术实现的。这些技术是本书后半部分的主题。本书介绍事务处理，旨在满足广大读者的需要，包括以下读者。

内容概要

作者：（美国）伯恩斯坦（Philip A.Bernstein） （美国）纽克默（Eric Newcomer） 译者：战晓苏 马严Philip A. Bernstein是微软公司的首席研究员，撰写了关于数据库和事务系统的150多篇技术性文章。以前曾是DEC公司事务处理产品组的首席架构师和哈佛大学的教授。他当选为美国计算机协会（ACM）的院士，同时也是美国国家工程院院士。Eric Newcomer是工作于Progress Software公司CTO办公室的独立顾问。以前曾是IONA科技公司的CTO和]DEC公司的TP架构师。他对多个企业软件的产品和标准起了促进作用。

书籍目录

目录

第1章 介绍
1

1.1 基础知识
1

1.1.1 问题
1

1.1.2 什么是事务处理
2

1.1.3 事务处理应用程序
3

1.1.4 事务程序的主要功能
4

1.2 TP系统的体系结构
5

1.2.1 面向服务的计算
7

1.2.2 硬件的体系结构
9

1.3 原子性、一致性、隔离性
和持久性(ACID)
10

1.3.1 原子性
10

1.3.2 一致性
13

1.3.3 隔离性
14

1.3.4 持久性
14

1.4 两阶段提交
15

1.5 事务处理性能
17

1.5.1 TPC-A和TPC-B基准
18

1.5.2 TPC-C基准
20

1.5.3 TPC-E基准
21

1.6 可用性
22

1.7 系统样式
24

1.7.1 批处理系统
25

1.7.2 实时系统
26

1.7.3 数据仓库系统
26

1.7.4 其他系统类型
27

1.7.5 为什么要设计TP系统
28

1.8 TP系统配置
28

1.9 小结
29

第2章 事务处理抽象
31

2.1 介绍
31

2.2 事务
31

2.2.1 集合事务括号
32

2.2.2 事务标识符
34

2.2.3 链式事务
35

2.2.4 面向对象编程中的
事务括号
35

2.2.5 嵌套事务
37

2.2.6 异常处理
38

2.2.7 保存点
39

2.2.8 使用保存点支持嵌套事务
40

2.3 进程和线程
41

2.3.1 为什么需要线程
41

2.3.2 实现线程
43

2.4 远程过程调用
46

2.4.1 事务RPC
48

2.4.2 绑定客户机和服务器
48

2.4.3 RPC走查
52

2.4.4 RPC的系统特性
54

2.4.5 如何比较RPC系统
57

2.5 共享状态
57

2.5.1 事务上下文
58

2.5.2 会话
59

2.5.3 无状态服务器
60

2.5.4 有状态应用程序
62

2.6 可伸缩性
64

2.6.1 扩展服务器
64

2.6.2 扩展系统
66

2.7 小结
70

2.7.1 事务括号
70

2.7.2 进程和线程
71

2.7.3 远程过程调用
71

2.7.4 共享状态
72

2.7.5 可伸缩性技术
72

第3章 事务处理应用程序体系结构
73

3.1 介绍
73

3.2 应用程序体系结构
74

3.2.1 多层体系结构
75

3.2.2 面向服务的体系结构
77

3.2.3 面向对象设计
77

3.2.4 简单请求
78

3.3 前端程序
78

3.3.1 前端程序层次
78

3.3.2 使用表单和菜单收集输入
79

3.3.3 构造请求
82

3.3.4 记录
83

3.3.5 Web服务器
83

3.3.6 Web服务器的状态管理
85

3.3.7 认证与加密
86

3.4 请求控制器
88

3.4.1 指定请求控制器功能
88

3.4.2 事务括号
89

3.4.3 请求完整性
89

3.4.4 进程结构
90

3.4.5 会话结构
91

3.4.6 安全性
91

3.5 事务服务器
91

3.6 事务中间件
93

3.7 数据库服务器与事务中间件
95

3.8 小结
97

第4章 队列化的事务处理
99

4.1 为什么使用队列
99

4.2 队列事务处理模型
102

4.2.1 从服务器的角度看排队
102

4.2.2 从客户端的角度看排队
102

4.3 客户端恢复
104

4.4 处理不可撤消的操作
107

4.5 队列管理器
108

4.5.1 对队列消息的操作
109

4.5.2 路由选择
111

4.5.3 调度器
112

4.6 发布-订阅
112

4.7 其他面向消息的中间件
113

4.7.1 基于代理的体系结构
114

4.7.2 基于总线的体系结构
114

4.7.3 比较代理与总线
115

4.8 队列式产品和标准
115

4.8.1 IBM的WebSphere MQ
116

4.8.2 Oracle Streams AQ
118

4.9 小结
119

第5章 业务流程管理
121

5.1 介绍
121

5.2 业务流程定义
123

5.3 业务流程的执行
124

5.4 事务特性
126

5.4.1 隔离性
127

5.4.2 原子性
127

5.4.3 持久性
128

5.5 使流程状态持久
129

5.5.1 使用专用的运行时系统
129

5.5.2 使用队列请求
130

5.5.3 伪会话
131

5.5.4 使用日志
132

5.6 业务流程的其他模型
133

5.7 产品和标准
135

5.7.1 Web服务业务流程
执行语言
135

5.7.2 SQL Server服务代理
137

5.8 小结
138

第6章 锁定
141

6.1 介绍
141

6.1.1 正确性和两阶段规则
142

6.1.2 事务只通过读取
写入来交互
143

6.1.3 保持事务握手
144

6.1.4 自动锁定
145

6.2 实现
146

6.2.1 锁管理器
146

6.2.2 锁的设置和释放
148

6.2.3 粒度
149

6.2.4 多粒度锁定
149

6.3 死锁
150

6.3.1 死锁预防
151

6.3.2 死锁检测
151

6.3.3 选择牺牲品
152

6.3.4 分布式死锁检测
153

6.4 性能
154

6.4.1 锁转换
154

6.4.2 锁抖动
155

6.4.3 锁定性能的数学模型
158

6.5 热点
159

6.5.1 延迟操作直到提交
160

6.5.2 乐观方法
161

6.5.3 批处理
162

6.5.4 分区技术
163

6.6 查询-更新问题
163

6.6.1 数据仓库
164

6.6.2 隔离度
164

6.6.3 多版本数据
167

6.6.4 多版本实现的细节
168

6.7 避免幻象
169

6.8 乐观并发控制
171

6.9 B-树锁定
172

6.9.1 B+树
173

6.9.2 B+树的插入
174

6.9.3 树锁定
176

6.9.4 B-链接优化
177

6.10 多粒度锁定
179

6.11 嵌套事务的锁定
182

6.12 小结
183

6.13 附录：基本的可串行
性理论
184

6.13.1 历史等价
184

6.13.2 可串行性定理
185

6.13.3 两阶段锁定定理
185

第7章 系统恢复
187

7.1 系统故障的原因
187

7.1.1 强化环境
188

7.1.2 系统管理
189

7.1.3 硬件
189

7.1.4 软件
190

7.2 系统恢复的模型
190

7.2.1 检测进程故障
190

7.2.2 客户端恢复
192

7.2.3 服务器恢复
193

7.2.4 基于检查点的恢复
193

7.2.5 基于事务的服务器恢复
195

7.2.6 无状态服务器
195

7.3 数据库恢复概述
197

7.3.1 故障类型
197

7.3.2 恢复策略
198

7.4 系统模型
198

7.4.1 锁定假设
198

7.4.2 页面粒度操作
200

7.4.3 存储模型
201

7.4.4 日志
202

7.5 数据库恢复管理器
204

7.5.1 实现异常终止
204

7.5.2 实现提交
206

7.6 影式分页算法
207

7.7 基于日志的数据库恢复算法
210

7.7.1 实现提交
210

7.7.2 实现异常终止
211

7.7.3 实现重启
212

7.8 在基于日志的算法中
优化重启操作
214

7.8.1 模糊检查点技术
214

7.8.2 操作日志化
215

7.8.3 用户技巧
219

7.9 媒介恢复
220

7.9.1 镜像硬盘
220

7.9.2 归档
222

7.10 小结
224

第8章 两阶段提交
227

8.1 介绍
227

8.2 两阶段提交协议
228

8.2.1 假设
228

8.2.2 准备就绪
229

8.2.3 协议
229

8.2.4 性能
230

8.2.5 阻塞
231

8.3 故障处理
232

8.4 优化和变化
235

8.4.1 再感染
236

8.4.2 协调转移
237

8.4.3 阶段零
237

8.4.4 推定异常终止
238

8.4.5 只读事务
239

8.4.6 合作终止协议
240

8.5 进程构成
241

8.5.1 独立事务管理器
241

8.5.2 列入事务中
242

8.5.3 进程树模型
244

8.6 用户一览表
245

8.7 小结
246

第9章 复制
249

9.1 介绍
249

9.2 复制的服务器
249

9.2.1 主–备份模型
249

9.2.2 复制资源
251

9.2.3 复制具有共享资源的
服务器
252

9.3 在复制数据和更新间同步
252

9.3.1 单副本可串行性
252

9.3.2 复制更新
253

9.3.3 复制请求
255

9.4 单主站主副本复制
256

9.4.1 正常的操作
256

9.4.2 故障和恢复
259

9.4.3 具有多个从副本的
主副本的恢复
261

9.4.4 一致性、可用性和
分区兼容性
265

9.5 多主副本
266

9.5.1 分区操作可能十分有用
266

9.5.2 多主的更新传递
266

9.5.3 非盲更新
268

9.5.4 使用版本矢量检测
复制冲突
269

9.5.5 冲突解决方案
271

9.5.6 维护版本矢量
271

9.5.7 版本矢量的更新规则
272

9.5.8 简化的版本矢量更新规则
273

9.5.9 示例回顾
275

9.5.10 再次讨论一致性、
可用性和分区兼容性
276

9.5.11 Microsoft Sync 
Framework
277

9.6 其他复制技术
278

9.7 数据共享系统
278

9.7.1 锁定
279

9.7.2 高速缓存
279

9.7.3 记入日志
282

9.8 小结
283

第10章 事务中间件产品和标准
287

10.1 介绍
287

10.1.1 事务中间件的发展趋势
287

10.1.2 事务中间件编程模型
288

10.1.3 Java EE与
.NET Framework
288

10.2 Web浏览器前端程序
289

10.3 .NET Framework
292

10.3.1 开发前端程序
293

10.3.2 开发请求控制器和
事务服务器
295

10.3.3 REST/HTTP支持
300

10.3.4 WCF部署选项
300

10.3.5 使用System.Transactions
进行事务管理
300

10.3.6 显式编程模型
301

10.3.7 与遗留TP监视器
的集成
303

10.4 Java企业版
303

10.4.1 开发前端程序
305

10.4.2 REST支持
307

10.4.3 开发请求控制器和
事务服务器
307

10.4.4 使用Java进行
事务管理
311

10.4.5 与遗留TP监视器
的集成
314

10.4.6 Spring事务
315

10.5 面向服务的体系结构
317

10.5.1 基于Web服务的SOA
318

10.5.2 基于REST/HTTP
的SOA
320

10.6 持久抽象机制
321

10.6.1 ODBC和JDBC
322

10.6.2 存储过程
324

10.6.3 JPA
326

10.6.4 ADO .NET和
ADO .NET实体框架
328

10.7 遗留的TP监视器
330

10.7.1 CICS事务服务器
331

10.7.2 IMS
334

10.7.3 Tuxedo
337

10.7.4 ACMS
340

10.7.5 Pathway TS/MP
343

10.8 TP标准
346

10.8.1 Web服务-事务
347

10.8.2 XA接口
349

10.8.3 对象事务服务
350

10.8.4 JTA
351

10.8.5 服务组件体系结构
352

10.8.6 OSGi联盟
352

10.8.7 高级消息队列协议
353

10.9 小结
353

第11章 未来的发展趋势
357

11.1 介绍
357

11.2 云计算
357

11.3 可伸缩分布式计算
359

11.4 存储技术
361

11.5 流和事件处理
362

11.6 小结
362

缩略语表
365

参考文献说明
373

参考文献
381

编辑推荐

《事务处理原理(第2版)》：为系统专业人员完整地修订了经典的非数学事务处理参考文献内容进行了更新，重点放在通过互联网进行事务处理的需求上——这是通过Web服务器SOA以及重 要的TP技术和标准进行的业务数据处理投资的重点内容保留了第1版实用、深入和全面的技术基础，并对所有主题进行了扩展，包括事务中间件、业务流程管理、事务同步和数据库复制

作者简介

《事务处理原理（第2版）》为从事于应用程序开发、产品评估、系统设计、数据库管理和产品工程化等工作的各类人员提供了清晰、简明的指导。可帮助读者理解事务处理系统的内部情况，并描述了它们的工作原理以及如何最佳地使用它们。包括应用服务器的体系结构、事务通信范式，以及事务故障和系统故障的恢复机制。

《事务处理原理(第2版)》第1版发行以来的这些年，事务处理系统的使用已经发生了很大的变化。电子商务已经成为业务数据处理投资的主要焦点。例如，网上银行和网上股票购买、eBay拍卖，以及企业数据库管理。新的标准、新的技术和产品，以及新的语言允许Web服务、REST／HTTP和SOA成为为企业应用程序设计的主导风格。借助于《事务处理原理(第2版)》及其丰富的示例，读者能够开发、集成、部署和管理最高水准的事务处理应用程序。

图书封面

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