Importancia en la comunicación distribuida

Las transacciones son un mecanismo estándar para manejar los cambios al estado del un sistema distribuido. Proveen un modelo para controlar el acceso concurrente a los datos y para manejar las fallas inherentes al cómputo distribuido. Si se permite que el trabajo que los objetos realizan, progrese concurrentemente sin considerar transacciones, lo único que se obtendrá será un caos total.
Una transacción es generalmente una unidad de trabajo que se hace a nombre de una aplicación o componente. Cada transacción puede estar compuesta de múltiples operaciones realizadas en datos que están dispersos en uno o varios procesos o en una o varias máquinas. Cada transacción asegura el trabajo de proteger la integridad del estado de un sistema al proveer cuatro garantías básicas conocidas como las propiedades ACID: atomicidad (atomicity), consistencia (consistency), aislamiento (isolation) y durabilidad (durability) y que se explican a continuación.
Una transacción tiene que ser atómica lo que significa que es indivisible; todas las operaciones deben ejecutarse o ninguna en lo absoluto. No debe haber posibilidad de que solo una parte se ejecute. En un sistema bancario, por ejemplo, una transferencia de dinero entre dos cuentas de cheques tiene que ser atómica; tomar dinero de una cuenta para agregarlo a otra. No es posible ejecutar una de las operaciones y la otra no. La atomicidad se garantiza a través de mecanismos de base de datos con los que se hace el seguimiento de la transacción. Si la transacción falla por cualquier razón, las actualizaciones que se hayan realizado hasta el momento serán deshechas. Solo si la transacción llega al fin los cambios se volverán parte de la base de datos. La propiedad de atomicidad permite escribir operaciones que emulan transacciones de negocio tales como retiros de cuentas de cheques, reservaciones de vuelo o compra y venta de bonos entre otras. Cada una de estas acciones, requiere actualizar varios datos y al implementarlas acciones en una transacción, se asegura que todas o ninguna de las actualizaciones se realizan. Aún más, la atomicidad garantiza que la base de datos se queda en un estado conocido después de la falla de una transacción lo que reduce el requerimiento de intervención manual. La terminación exitosa de una transacción se conoce como commit mientras que a la falla de una transacción se le conoce como abort.
Consistencia (Consistency). Una transacción mantendrá la consistencia de la base de datos. Esto es, si la base de datos se encuentra en un estado consistente antes de ejecutar la transacción, una vez que ésta termine la consistencia de la base de datos deberá conservarse. Por consistente se debe entender, internamente consistente. En términos de base de datos esto significa que se satisfacen todas las restricciones en cuanto a su integridad que incluyen:
Todos los valores de la llave primaria son únicos.
La base de datos mantiene integridad referencial lo que significa que los registros solo referencian información que existe.
Ciertos predicados se mantienen. Por ejemplo, la suma de los gastos es menor o igual al presupuesto.
A diferencia de la atomicidad, el aislamiento y la durabilidad, la consistencia es una práctica de programación. La atomicidad, el aislamiento y la durabilidad están aseguradas estén o no programadas para preservar la consistencia. Es responsabilidad del desarrollador de la aplicación asegurar que su programa preserva la consistencia.
Aislamiento (Isolation). La tercera propiedad de una transacción es el aislamiento. Se dice que un conjunto de transacciones está aislado si el efecto del sistema que las ejecuta es el mismo que si ejecutara cada una a la vez; las transacciones se ejecutan en secuencia. Tómese, por ejemplo, el caso de un sistema bancario en el que dos transacciones intentaran hacer un retiro de los últimos $200 de una cuenta de cheques. Si se permite que al mismo tiempo, dos transacciones consulten el saldo antes de afectarlo, ambas determinarán que hay fondos suficientes y realizarán el retiro. En cambio, si las transacciones se ejecutan en serie -una detrás de otra-, solo una de las transacciones será capaz de retirar los últimos $200. La siguiente encontrará el saldo de la cuenta en cero. El usuario final tiene la percepción de que su transacción es la única en el sistema. La base de datos típicamente usa técnicas de locking o versioning en los datos que cada transacción accede. El efecto de esto es hacer que la ejecución parezca en serie aunque, internamente, el sistema ejecuta las transacciones en paralelo. Por la importancia y el impacto que tiene el aislamiento (isolation) en la escalabilidad, se le ha dedicado un capítulo completo de este libro.
Durabilidad (Durability). Cuando una transacción termina de ejecutarse, todas sus actualizaciones se graban en algún tipo de medio de almacenamiento, típicamente disco, en donde se asegura que las actualizaciones no se perderán. Aun si el sistema operativo falla, los resultados de la transacción son almacenados en disco y podrán ser encontrados ahí cuando se recupere el sistema operativo. Más aún, la durabilidad a menudo debe mantenerse por un periodo largo. Por ejemplo, por cuestiones de auditoría. La durabilidad se obtiene por medio de un mecanismo que guarda en una bitácora (log) copia de todas las actualizaciones que una transacción realiza. Cuando se ejecuta el commit de la transacción, el sistema se asegura que todos los registros escritos en el log están en disco y entonces informa a la transacción que los resultados son durables. Si después del commit de la transacción y antes de escribirse a la base de datos, el sistema falla, es responsabilidad de éste reparar la base de datos lo que logra por medio de una lectura del log para verificar que se efectuó cada modificación hecha por una transacción committed. De no cumplirse esta condición, entonces vuelve a realizar las actualizaciones. Cuando esta actividad de recuperación se ha terminado, el sistema reanuda su operación normal. Cualquier nueva transacción encontrará un estado en la base de datos que incluye todas las actualizaciones. En resumen, las transacciones garantizan que los cambios al estado de un sistema se aplican atómicamente, dejan al sistema consistente, están aisladas una de otra mientras están en progreso y serán durables aun en casos de una falla catastrófica.