الذرية (أنظمة قواعد البيانات)

في أنظمة قواعد البيانات ، تُعرف الذرية ( بالإنجليزية : atomicity ، وتعني حرفيًا " غير قابل للتجزئة " ) بأنها خاصية لمعاملة قاعدة البيانات تتكون من سلسلة غير قابلة للتجزئة أو الاختزال من عمليات قاعدة البيانات ، بحيث إما أن تتم جميعها أو لا تتم أي منها . ^{[ 1 ]} وهي إحدى خصائص معاملات ACID : الذرية ، والاتساق ، والعزل ، والمتانة . يضمن مبدأ الذرية عدم حدوث تحديثات جزئية لقاعدة البيانات، لأنها قد تُسبب مشاكل أكبر من رفض السلسلة بأكملها بشكل قاطع. ونتيجة لذلك، لا يمكن لعميل قاعدة بيانات آخر ملاحظة أن معاملة ذرية قيد التنفيذ: ففي لحظة ما، لم تكن قد حدثت بعد، وفي اللحظة التالية تكون قد حدثت بالكامل (أو لم يحدث شيء إذا تم إلغاء المعاملة أثناء تنفيذها). 

من الأمثلة على ذرية المعاملات تحويل الأموال الرقمية من الحساب المصرفي (أ) إلى الحساب (ب). تتكون هذه العملية من عمليتين: خصم المبلغ من الحساب (أ) وإضافته إلى الحساب (ب). يضمن تنفيذ هاتين العمليتين ضمن معاملة ذرية بقاء قاعدة البيانات في حالة متسقة ، فإذا فشلت أي من العمليتين، فلن يكون هناك أي إيداعات أو خصومات غير مبررة تؤثر على أي من الحسابين. ^{[ 2 ]}

يُستخدم المصطلح نفسه أيضًا في تعريف الشكل الطبيعي الأول في أنظمة قواعد البيانات، حيث يشير بدلاً من ذلك إلى المفهوم القائل بأن قيم الحقول قد لا تتكون من قيم أصغر متعددة يتم تقسيمها، مثل سلسلة نصية يمكن أن تحتوي على أسماء أو أرقام أو تواريخ أو أنواع أخرى متعددة.

لا تتصرف خاصية الذرية بشكل مستقل تمامًا عن خصائص ACID الأخرى للمعاملات. فعلى سبيل المثال، يعتمد العزل على الذرية لإلغاء المعاملة المُحيطة في حالة انتهاك العزل، مثل حالة الجمود ؛ كما يعتمد الاتساق أيضًا على الذرية لإلغاء المعاملة المُحيطة في حالة انتهاك الاتساق بواسطة معاملة غير قانونية.

ونتيجة لذلك، فإن عدم اكتشاف انتهاك ما والتراجع عن المعاملة المرفقة قد يتسبب في فشل العزل أو الاتساق.

عادةً، تُطبّق الأنظمة مبدأ الذرية من خلال توفير آلية تُشير إلى المعاملات التي بدأت والتي انتهت، أو من خلال الاحتفاظ بنسخة من البيانات قبل حدوث أي تغييرات ( قراءة-نسخ-تحديث ). وقد طوّرت العديد من أنظمة الملفات طرقًا لتجنّب الحاجة إلى الاحتفاظ بنسخ متعددة من البيانات، وذلك باستخدام التسجيل (انظر نظام ملفات التسجيل ). تُطبّق قواعد البيانات هذا المبدأ عادةً باستخدام شكل من أشكال التسجيل/التوثيق لتتبّع التغييرات. يقوم النظام بمزامنة السجلات (غالبًا البيانات الوصفية ) حسب الحاجة بعد إتمام التغييرات بنجاح. بعد ذلك، يتجاهل نظام استعادة النظام في حالة الأعطال الإدخالات غير المكتملة. على الرغم من اختلاف التطبيقات تبعًا لعوامل مثل مشكلات التزامن، إلا أن مبدأ الذرية - أي النجاح الكامل أو الفشل الكامل - يبقى قائمًا.

في نهاية المطاف، يعتمد أي تطبيق على مستوى النظام على وظائف نظام التشغيل . فعلى مستوى نظام الملفات، توفر الأنظمة المتوافقة مع معيار POSIX استدعاءات نظاميةopen(2) تسمح flock(2)للتطبيقات بفتح الملفات أو قفلها بشكل ذري. أما على مستوى العمليات، فتُوفر سلاسل عمليات POSIX أدوات تزامن كافية.

يتطلب مستوى الأجهزة عمليات ذرية مثل اختبار وتعيين ، وجلب وإضافة ، ومقارنة وتبديل ، أو تحميل وربط/تخزين مشروط ، بالإضافة إلى حواجز الذاكرة . لا تستطيع أنظمة التشغيل المحمولة ببساطة حظر المقاطعات لتنفيذ التزامن، لأن الأجهزة التي تفتقر إلى التنفيذ المتزامن مثل تعدد الخيوط أو المعالجة المتعددة أصبحت نادرة للغاية.

في قواعد البيانات الموزعة والمجزأة، تتعقد مسألة الذرية بسبب زمن استجابة الشبكة واحتمالية حدوث أعطال جزئية. وبينما تستخدم الأنظمة الموزعة التقليدية غالبًا بروتوكولات التأمين (مثل بروتوكول المصادقة الثنائية ) لضمان الذرية عبر الأجزاء، إلا أن هذه البروتوكولات قد تُسبب اختناقات في الأداء. وتشير الأبحاث الحديثة في مجال توافق السجلات الموزعة إلى نماذج بديلة، مثل "المزامنة المضفرة". تعمل هذه التقنية، المستخدمة في بروتوكولات مثل سيربيروس، على دمج مراحل التوافق في أجزاء متعددة لفرض ضمانات الذرية دون ترتيب عالمي لجميع المعاملات. ^{[ 3 ]}

• العملية الذرية
• معالجة المعاملات
• صفقة طويلة الأمد
• قراءة - نسخ - تحديث