Transaktionsdatenbanken

Transaktionsdatenbanken sind Datenbanksysteme, die darauf ausgelegt sind, Transaktionen zuverlässig zu verarbeiten. Eine Transaktion ist eine Folge von Operationen, die als eine Einheit behandelt wird und entweder vollständig abgeschlossen wird oder bei Fehlern rückgängig gemacht wird. Dadurch wird die Integrität der Daten auch bei concurrenten Zugriffen und Systemausfällen gewährleistet.

Die zentrale Idee ist die Umsetzung der ACID-Eigenschaften: Atomicität, Konsistenz, Isolation, Dauerhaftigkeit. Atomicität garantiert, dass alle Operationen einer Transaktion als unteilbare Einheit ausgeführt werden. Konsistenz stellt sicher, dass Transaktionen den vordefinierten Regeln entsprechen. Isolation trennt parallele Transaktionen so, dass sie sich gegenseitig nicht beeinträchtigen. Dauerhaftigkeit garantiert, dass nach dem Commit Änderungen dauerhaft in Speicher und Stabilität bleiben, auch bei Systemausfällen.

Transaktionen werden durch Transaktionslogik gesteuert: Begin, Commit, Rollback. Concurrency Control erfolgt durch Sperrmechanismen oder Mehrversionenkontrolle (MVCC). Sperren verhindern Konflikte, MVCC erhöht oft die Parallelität. Tritt ein Konflikt auf, kann es zu Deadlocks kommen, die durch Erkennung aufgelöst werden. Änderungen werden gewöhnlich zuerst im Log festgehalten (Write-Ahead Logging), bevor sie in die Datenbank geschrieben werden. Im Fehlerfall ermöglicht das Log eine Wiederherstellung (Undo/Redo).

Typische Transaktionsdatenbanken verwenden relationale Modelle mit Normalisierung, Integritätsregeln, Fremdschlüsselbeziehungen und Constraints. Viele Systeme unterstützen außerdem transaktionale Funktionen in NoSQL-Variantenausprägungen. Sharding, Replikation und Persistenzstrategien beeinflussen Leistung, Verfügbarkeit und Konsistenz.

Verteilte Transaktionen können Two-Phase Commit einsetzen, um Konsistenz über mehrere Systeme hinweg sicherzustellen. Typische Einsatzgebiete sind Finanzwesen, E-Commerce, ERP und Bestandsverwaltung, wo konsistente Zustände und Auditing erforderlich sind.

Beispiele für marktdominante Transaktionsdatenbanken sind relationale Systeme wie Oracle, PostgreSQL, MySQL/InnoDB und Microsoft SQL Server; moderne NoSQL-Datenbanken wie MongoDB unterstützen ebenfalls Transaktionen über Dokumente hinweg.