ما هي إدارة المعاملات؟

تُعد برامج إدارة المعاملات لأتمتة سير العمل جزءًا مهمًا من أي صناعة تنطوي على معالجة المعاملات، بما في ذلك التجارة الإلكترونية والتمويل والضيافة وأي عمل يتطلب إدارة دقيقة لقاعدة البيانات.

بشكل حاسم، تعتمد برامج إدارة المعاملات على مفهوم الذَرية لتعريف المعاملة المفردة على أنها مجموعة من العمليات التي يجب أن تكتمل جميعها، وإلا فلا تعتبر أي منها مكتملة. بعبارة أخرى، للحفاظ على اتساق البيانات، يضمن نظام إدارة المعاملات عدم إمكانية إكمال المعاملة جزئيًا أبدًا.

فعلى سبيل المثال، عند محاولة أحد الأشخاص سحب مبلغ مالي من جهاز الصراف الآلي، تتولى برمجيات إدارة المعاملات تنفيذ الاستعلامات المطلوبة على قاعدة البيانات، مثل التحقق من رصيد الحساب، وخصم المبلغ المطلوب، وتحديث سجلات البنك، ثم صرف النقود. تُعد هذه الخطوات معاملة واحدة، وتضمن إدارة المعاملات إتمامها بالكامل، لتفادي أي تعارضات في قاعدة بيانات البنك، والمحافظة على دفتر سجلات دقيق.

خلال تنفيذ المعاملة، تكون حالة قاعدة البيانات غير مستقرة، أي في وضع غير متّسق. وفي هذه المرحلة، يمكن للمعاملة تنفيذ عدد من عمليات القراءة و/أو الكتابة، سواء بقراءة البيانات لتوفير معلومات (مثل التحقق من رصيد الحساب البنكي)، أو بكتابة بيانات جديدة إلى قاعدة البيانات (مثل تحديث الرصيد بعد السحب). ولا يمكن لقاعدة البيانات استعادة حالتها المتّسقة إلا بعد إتمام المعاملة بالكامل.

تتيح خاصية الذرّية (Atomicity) لبرامج إدارة المعاملات التعامل مع سلسلة من العمليات المنفصلة باعتبارها معاملة واحدة، مع الحفاظ على سلامة قاعدة البيانات.

تمنع الذَرية الأخطاء التي قد تنشأ عن المعاملات غير المكتملة أو المتقطعة. وبالعودة إلى مثال ماكينة الصراف الآلي، فإن الذرية تمنع المعاملة من خصم الأموال من الحساب المصرفي للمستخدم قبل صرف النقود الفعلية. في حالة حدوث عطل ما في النظام يمنع ماكينة الصراف الآلي من صرف الأموال، سيتم إلغاء المعاملة بالكامل، ولن يتم إجراء أي تغييرات على قاعدة البيانات أو حساب المستخدم.

بينما تكون المعاملة قيد التنفيذ، وقاعدة البيانات في حالة تدفق، يمكن تقسيم المعاملة إلى عدد من حالات المعاملات المتسلسلة.

تبدأ جميع المعاملات في حالة نشطة، وإذا لم تكن هناك مشكلات، فإنها تتقدم إلى حالات المنفّذة جزئيًا ثم المنفّذة ثم المنتهية. في حالة ظهور مشكلة أثناء معالجة المعاملة، ستدخل المعاملة حالة الفشل وستتراجع عن أي وجميع التغييرات التي تم إجراؤها أثناء المعاملة. قد تقوم المعاملة بعد ذلك بإعادة محاولة التنفيذ أو الإلغاء. سواء تم إلغاؤها أو تنفيذها، فإن جميع المعاملات المنفّذة تدخل في النهاية إلى حالة الإنهاء، مما يؤدي إلى تحرير الموارد الخاصة بنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لمعالجة المعاملات الجديدة.

في مجال إدارة قواعد البيانات، تعد الذرية واحدة فقط من أربع خصائص حاسمة ضرورية للحفاظ على سلامة قاعدة البيانات. يشار إلي هذه الخصائص الأربعة بالاختصار ACID، والتي تعني الذرية والاتساق والعزلة والمتانة:

• الذرية: يتم التعامل مع المعاملات كوحدات تشغيل مفردة يمكنها التنفيذ بالكامل أو عدم التنفيذ على الإطلاق، دون الالتزام بأي حالات وسيطة لقاعدة البيانات الرئيسية.
• الاتساق: يجب أن تظل قاعدة البيانات في حالة متسقة لضمان أن كل مستخدم يحصل على معلومات دقيقة ومُحدثة دائمًا.
• العزل: يجب أن تتم معالجة المعاملات بمعزل عن بعضها. وعندما تكون بيانات معاملة متزامنة ذات صلة بمعاملة أخرى، يمكن تطبيق مستويات العزل لتسهيل تنفيذ المعاملة بشكل صحيح. ومن بين مستويات العزل الشائعة القراءة غير المكتملة، والقراءة المكتملة، والقراءة القابلة للتكرار، والتسلسلية.
• الاستمرارية (Durability): يجب أن تكون المعاملات دائمة، أي أن جميع المعاملات التي تم إكمالها يجب أن يحتفظ بها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، ولا يمكن فقدانها في حال وقوع فشل في النظام.

كوجه من أوجه نظم إدارة قواعد البيانات، تعتمد أنظمة إدارة المعاملات على عدد من تقنيات قواعد البيانات والبرمجيات التي تقدم درجات مختلفة من التحسينات، مثل الأتمتة والقوالب وقوائم المراجعة. يقدم موردون مثل IBM وMicrosoft وOracle مجموعة من حلول إدارة المعاملات بأسعار تنافسية. تتضمن تقنيات إدارة المعاملات الأوسع نطاقًا ما يلي.

SQL هي لغة البرمجة القياسية لتخزين المعلومات ومعالجتها في قاعدة بيانات علائقية. تتضمن أوامر SQL النموذجية BEGIN TRANSACTION وCOMMIT وROLLBACK.

JTA هي واجهة برمجة التطبيقات (API) المعتمدة لتطبيقات المؤسسات، حيث يُتيح لتطبيقات إدارة المعاملات إمكانية التواصل مع أنواع أخرى من التطبيقات، بما في ذلك قواعد البيانات وأنظمة الرسائل، مع ضمان خاصيتي الذرية والاتساق.

تعتمد العديد من الصناعات على إدارة المعاملات لإدارة قواعد البيانات العلائقية والموارد التشغيلية الحيوية المرتبطة بها بكفاءة وفعالية، سواء كانت موارد مادية (مثل المخزون) أو غير ملموسة (مثل المعلومات).

فيما يلي قائمة مختصرة بحالات الاستخدام الشائعة لإدارة المعاملات:

إدارة المعاملات هي جزء أساسي من العديد من العمليات التجارية الحديثة. ومع ذلك، يجب أن تكون إدارة المعاملات الموثوقة قادرة على التخفيف من بعض التحديات الحرجة:

• إدارة الاعتماديات: يجب أن تكون أنظمة إدارة المعاملات مزودة بإمكانيات لإدارة الاعتماديات بين المعاملات لتجنب حالات الجمود، حيث تتوقف معاملة أو أكثر في انتظار بيانات لم تُحرر بعد من معاملة أخرى.
• استعادة النظام بعد التعطل: في حال وقوع أعطال في النظام، يجب أن تتمتع أنظمة إدارة المعاملات بالمتانة الكافية لاستعادة قاعدة البيانات إلى حالة متّسقة.
• المعالجة في الوقت الفعلي: بالنسبة للمعاملات التي تعتمد على الوقت الفعلي، مثل محركات تداول الأسهم وتسعيرها، يجب أن تكون أنظمة معالجة المعاملات قادرة على التعامل مع أحجام كبيرة من المعاملات بكفاءة وبزمن انتقال منخفض.