数据库工作负载和数据库事务模型

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数据库工作负载：

数据库工作负载有主要分为两种：

在线事务处理（OLTP）:每次只读取或更新数据库的一小部分，比如说用户去淘宝购物，用户只能对自己的购物车或者地址进行操作，这些操作只会涉及到很小的一部分数据。

在线分析处理（OLAP）:和OLTP不同的是，OLAP会对数据库的大量数据进行操作，例如进行连接或聚合运算，比如说淘宝会对大量的用户数据进行分析，来帮助淘宝进行商业决策，更好的为用户服务。

近几年出现了混合事务+分析处理（HATP）的数据库，在HATP数据库中既可以进行OLTP操作，又可以进行OLAP操作，避免了资源的浪费。

如下图所示是常见的企业配置数据库的方式，公司用前端的OLTP数据库来进行事务处理，一个公司可以有好几个OLTP数据库。当公司想要对这几个OLTP数据库内的数据进行分析的时候，公司需要把数据从OLTP数据库拿出来，进行提取转换加载（ETL）操作，该操作会对数据进行清洗以及转换，把数据格式统一起来加载到后端的OLAP数据库中。然后在OLAP数据库中进行分析操作，必要的时候OLAP数据库还会给OLTP数据库返回计算的结果。

以淘宝为例，淘宝在前端用OLTP收集用户的物品点击信息，在后端OLAP数据库中计算用户可能感兴趣的物品，将这个物品返回给前端OLTP数据库，以便用户下次访问的时候将这个物品呈现给用户。

HTAP数据库允许了某些只能运行在后端OLAP数据库的操作运行在前端OLTP数据库中，减少了数据从

OLTP DB --> ETL --> OLAP DB --> OLTP DB

之间传输的时间，但是HTAP不能取代ETL。

数据库事务（Transaction简称为Txn） Model：

Transaction是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单位，由一个有限的数据库操作序列构成。—维基百科

数据库事务模型主要有六种，分别是：Flat Txns，Flat Txns+ Savepoints，Nested Txns，Chained Txns，Compensating Txns，Saga Txns，以下对这些模型进行具体介绍。

Flat Txns:

我们现在所说的transaction大多指的是Flat Txns。Flat Txns以BEGIN开头，后面跟着一系列操作，最后以COMMIT或者ROLLBACK结束。

如下图所示，Txn #1以BEGIN开头，紧接着对A进行读取，对B进行写操作，最后COMMIT，表明B被永久写入数据库中了， Txn #2在对B进行写操作之后ROLLBACK，表明对B的写操作会回滚，B不会被写入数据库中。

Flat Txns的缺点：当数据库需要rollback的时候，需要rollback这个transaction的所有操作。当数据库在进行transaction的时候崩溃了，所有对数据库的写操作都会丢失。比如说银行需要对大量用户数据进行更新，使用FLAT Txns会花费大量的时间更新数据，若这时数据库崩溃或冲突所有操作都会丢失。

Flat Txns+ Savepoints：

为了解决Flat Txns的这个缺点，我们可以给DB加savepoint，savepoint保存了transaction当前的状态，允许用户访问这个状态。用户可以用ROLLBACK命令回滚到某个savepoint，用RELEASE来摧毁某个savepoint。

如下图所示，Txn #1在BEGIN语句执行时候自动生成一个new savepoint，然后对这个savepoint写入A。

在执行命令savepoint 1的时候将new savepoint重命名为savepoint 1。然后生成一个新的savepoint：new savepoint用来保存之后的操作。

在运行WRITE(B) 的时候将B写入new savepoint中。当执行ROLLBACK To 1的时候，会把刚刚创建的savepoint删掉，重新建立一个new savepoint用来保存之后需要写入的C。所以当最后COMMIT的时候A和C会写入数据库中，B不会。

Nested Txns：

Nested Txns是在进行transaction的时候调用了其他transaction，子transaction的结果取决于父transaction。我们用下面这个例子看一下。

如上图所示，Txn #1在执行的时候调用了Sub-Txn #1.1,然后Sub-Txn #1.1又调用了Sub-Txn #1.1.1。因为在Sub-Txn #1.1最末尾进行了ROLLBACK，所以Sub-Txn #1.1.1和Sub-Txn #1.1的所有操作都无效。因此当Txn #1 COMMIT的时候只有A会被写入数据库中。

Chained Txns：

Chained Txns是一个接一个的连续执行多个transactions，这些transactions之间的COMMIT和BEGIN操作是原子性的（atomic）。与savepoint不同的是，在一个transaction COMMIT之后数据库可以释放这个transaction的锁，并且transaction COMMIT后不能ROLLBACK。

如下图所示，Txn #1在执行COMMIT命令后将A写入数据库中，Txn #2在执行COMMIT命令后将B写入数据库中，Txn #3在进行WRITE( C) 操作后，即使进行了ROLLBACK也只对C有效，A和B不受影响。

若想逆转已经COMMIT的transaction的结果，我们需要Compensating Txn。

Compensating Txns：

Compensating Txns具有以逆转已经COMMIT的transaction的功能。把Chained Txns和Compensating Txns加在一起，就是Saga Txns。

Saga Txns：

Saga Txns由一系列Chained Txns T1−Tn和Compensating Txns C1−Cn−1组成。这些transaction将会以 T1,...Tj,Cj...C1 T_1,. . . T_j,C_j. . .C_1T 1 ,...Tj,C j...C 1(其中j < n$)的顺序进行COMMIT。Saga Txns允许数据库支持长时间运行的，多步的transaction。

如下图所示，假设Txn #1，Txn #2，Txn #3是Chained Txns，在运行Txn #3的时候程序中断，若此时什么都不处理则Txn #1和 Txn #2的的产物A + 1和B + 1仍然会被写入数据库中。