SGBD Controle de Concorrência de Transações
Arquitetura de um SGBD =#">%)0:&3'()# ;/<
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Gerenciament Gerenci amento o de Tran ransaçõe saçõess !
Gerenciamento Gerencia mento de Transações ransa ções Transação !
!
!
Escalonamento Protocolos de controle de concorrência
Transação (1) !
Transação (Eswaram et al ) !
!
Abstração que representa a seqüência de operações de bancos de dados resultantes da execução de um programa
Exemplo: Transferência Bancária !
!
Retirar dinheiro de uma conta origem " Verificar saldo " Subtrair o valor do depósito da conta de origem " Atualizar o saldo Depositar na conta destino " Ler saldo " Somar o valor do saldo na conta destino " Atualizar o saldo
Transação (2) 5+'-#6%+"+7 899 +%'"# 1.-$' *
1.-$' 4
$%&:7;#"'(<#'3).*= $%&:7 $%&: > 899 H#&4"<$%&:= $%&:7;#"'(<#'3).4= $%&:7 $%&: ? 899 H#&4"<$%&:=
Transação (3) !
Seqüência de operações de read e write. !
!
Exemplo de notação: T1 = r1(x) w1(y) c1
Propriedades ACID !
!
!
!
Atomicidade Consistência Isolamento Durabilidade
Transação (4) 5+'-#6%+"+7 899 +%'"# 1.-$' *
$%&:7;#"'(<#'3).*= $%&:7 $%&: > 899 H#&4"<$%&:=
5+'-#6%+"+7 899 +%'"#
1.-$' 4
@
1.-$' 1
$%&:7;#"'(<#'3).1= $%&:7 $%&: > 899 H#&4"<$%&:=
Escalonador (Scheduler ) T1
T2
Escalonador
T3
Escalonamento (1) !
!
!
Múltiplas Transações Entrelaçar as operações de diferentes transações Escalonamento (schedule) : 58 ; + 8
Escalonamento (2) !
E#0'3.-'&%-$. 1.++%$. E#$'). 1.-#"#$%-$% 4F
E#$'). 1.-#"#$%-$% 4F
E#0'3.-'&%-$. 1.++%$.
Escalonamento Correto !
Premissa !
!
!
A execução de uma transação é correta, se executada isoladamente Produz sempre um estado consistente
Teorema !
Toda execução serial de transações é correta "
!
S=T1 T2 T3 ... Tn-1 Tn
Escalonamento Serial (correto) 88
Escalonamento (3) !
Escalonamentos: Escalonamento serial Outros escalonamentos (aumentar o paralelismo) !
!
!
Seja um schedule !
S
Se S produz um estado de banco de dados igual ao produzido por alguma execução serial do mesmo conjunto de transações, então a execução S é correta
Escalonamentos !
Equivalência de escalonamentos: Dado um conjunto T = {T1, T2, ..., Tn} " Encontrar escolamentos cuja execuções produzam o mesmo estado no BD que a execução de algum escolanamento serial sobre T. !
!
Critério de corretude de serializabilidade. !
Escalonamento S é equivalente a um escalonador serial.
Escalonamento (4) !
!
Serializabilidade: !
Identificação de escalonamentos corretos
!
Vários tipos de serializabilidade
Serializabilidade por conflito Operações Conflitantes : !
"
Duas operações são ditas conflitantes, quando agem no mesmo item de dados, pertencem a transações diferentes e pelo menos uma das operações é de escrita.
Equivalência por conflito !
8G
Exemplo 58;+ 8
5D;+ D
!;+ 8
Serializabilidade Por Conflito !
Serializabilidade por conflito !
!
S é serializavel por conflito, se S é equivalente por conflito a algum schedule serial SS sobre o mesmo conjunto de transações
Exemplo T1=r 1(y)r 1(x)w1(y) T3=r 3(y)r 3(x)w3(z)
T2=r 2(x)r 2(y)w2(x)
S=r 3(y)r 1(y)r 1(x)r 2(x)w1(y)r 2(y) w2(x) r 3(x) w3(z) SS=r 3(y)r 3(x)w3(z)r 1(y)r 1(x)w1(y)r 2(x)r 2(y)w2(x) 8H
Escalonamento (5) !
Escalonamento (6) ! ; + D<*= + 8<4= BD<*= + I<1= B8<4= BI<*= + D<4= BD<4=
+ ; O58P5DP5IQ 58
5D
5I
J+'6. '0K03"0. ! L #%+"'3",MN%3 :.+ 0.-63"$.
Escalonamentos Corretos
+J
58 ; B8<'= + 8
+K 'PRP0
!"#$%&' ; 58S5D !"#$&%' ; B8<'= + 8
!( ; B8<'= BD<'= + 8
L2'&, ",%'3)$'0"$4), ,M) %)##"4), N
Serializabilidade Escalonamentos corretos !"#$%&' ; 58S5D !"#$&%' ; B8<'= + 8
5D
!( ; B8<'= BD<'= + 8
5D
E#0'3.-'&%-$. 0.++%$.T
Serializabilidade Escalonamentos corretos
58
5D
!(( ; B8<'= BD<'= BD
58
E#0'3.-'&%-$. -U. L 0.++%$.T
Serializabilidade Grafo de Serializabilidade
!( ; B8<'= BD<'= + 8
!"
!#
!#'6) '%E%3&%) O,%'3)$'0"$4) %)##"4) P
!(( ; B8<'= BD<'= BD
!"
!#
!#'6) %)0 %&%3)Q O,%'3)$'0"$4) RSB T %)##"4) P
Exercício ! L #%+"'3",MN%3 :.+ 0.-63"$.@ ?U# VWXY# JWXY# JWZY# KWZYHJWXY# KWXYHKWZY# VWZYHVW[Y
Controle de Concorrência
2PL Conservador Protocolo de Controle de Concorrência
Altruísta TO Pessimista
Agressivo Otimista
SGT Certificadores
Protocolos para o Controle de Concorrência !
Conservadores ! !
!
Baseados em mecanismos de bloqueio Atrasam a execução de operações para sincroniza-las corretamente
Agressivos !
Sincronizam operações imediatamente
! Pessimistas
Decidem se aceitam ou rejeitam a operação ! Se rejeitam, abortam a transação !
! Otimista
Aceitam a operação imediatamente ! Periodicamente verificam a corretude do schedule já produzido !
DV
2PL (two-Phase Locking) !
!
Bloqueio ! garantia de algum tipo de restrição ao acesso a um item de dado. Os dois tipos básicos de bloqueio de um item de dado são : !
!
!
Compartilhado (rl - read lock) Exclusivo (wl - write lock)
Matriz de compatibilidade de bloqueio:
5+'-#'WU. & <#.3"0"$'-$%=
%$&%
%$'
(
&%
(
(
5+'-#'WU. ) <+%$%& . R3.X2%".=
2PL – Regras Básicas !
Protocolo Básico 1. Seja pi "{ri, wi}. Para conceder um bloqueio do tipo pl i (x): O scheduler verifica se existe um bloqueio incompatível com pl i (x). Se existir, então o scheduler atrasa a execução da operação pi (x), até que pl i (x) seja concedido. 2. Uma vez uma transação Ti libere algum bloqueio, Ti não pode obter mais bloqueios sobre qualquer objeto do DB
!
As duas fases do 2PL: !
!
Expansão (ou crescimento): obtém os bloqueios. Encolhimento: liberam os seus bloqueios.
Obedece ao 2PL? 58 ; + 8
5D ; BD
! ; +38
[U.P 2&' N%, X2% $*+,-. 0 1' +,2.
YR%)%0% . D/Z ?
!J $%& 0"03.T
!J 58
5D
Protocolos Baseado em Bloqueio T1=r1(x)w1(x)c1
T2= r2(x)w2(x)c2 B8
BD
S=r1(x)r2(x)
" 5+'-#'WU.
5 8 %#:%+' X2% 5D 3"R%+% . R3.X2%". )% 3%"$2+'
#.R+% A " 5+'-#'WU. 5 D %#:%+' X2% 5 8 3"R%+% . R3.X2%". )% 3%"$2+' #.R+% A # F%')3.0\
2PL - Deadlock !
!
Timeout WFG (Wait-For-Graph) !
!
!
!
Os nós são as transações e Uma aresta Ti ! Tj estará presente, se e somente se, a transação Ti estiver esperando uma liberação de bloqueio de uma transação Tj Um ciclo nesse grafo identifica um deadlock.
Descobrir um deadlock transação
!
abortar a
Gerenciamento de Transações 2PL - Deadlock !
A escolha da transação vítima envolve a análise dos seguintes aspectos: A quantidade de esforço que já tenha sido gasto pela transação. !
!
!
!
O número de atualizações que esta transação já realizou. A quantidade de esforço para finalizar uma transação. O número de ciclos que contém a transação.
Grafo de Espera !
Detecção de Deadlocks $Grafos
de Espera (cont.)
T1=r1(x)w1(x)c1
T2= r2(x)w2(x)c2
B8
BD
S=r1(x)r2(x) 3#%4'567 58
5D
Resolução $ T2
(mais recente) deve ser abortada (vítima)
Protocolo de ordenação por marca de tempo TO (Timestamp Ordering ) !
!
!
Não usa bloqueio ! não tem deadlocks. Marca de tempo para cada transação T i, e as operações de leitura e escrita para cada item de dado. A regra básica do TO é a seguinte: !
Se pi(x) e qj(x) são operações conflitantes, então o gerenciador de dados processa pi(x)
5%#$% )% J+'6. )% !%+"'3",'WU. !J5 #"9&:? =
!
Grafo de serialização (SG), representando as transações em execução. !
!
O nó representa T i .
Uma aresta é adicionada de T j para T i , quando uma operação q j(x) conflita com pi (x).
Diagrama Venn
Gerenciamento de Transações /+.$.0.3.# Y$"&"#$'# !
!
Também conhecidas por técnicas de validação ou certificação, nenhuma verificação é feita enquanto a transação está sendo executada. Três fases distintas podem ser especificadas nesse modelo : 1. 2. 3.
Fase de leitura: nessa fase se inicia, a execução da transação T i .Variáveis locais temporárias. Fase de validação: A transação T i processa um teste de validação. Fase de escrita: Se a transação T i obtém sucesso na validação (passo 2), então a atualização é aplicada de fato ao banco de dados. Caso contrário, T i é desfeita
CheckList !
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Transações Escalonamentos !
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Controle de Concorrência !
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Corretos, Serial e Serializáveis Grafo de Serializabilidade Equivalência de Escalonamento 2PL, TO e SGT Protocolos Otimistas
Diagrama de Venn
