Datenbanksysteme für FÜ SS 2000 Seite 9 - 1 Worzyk FH Anhalt Transaktionen und Parallelverarbeitung Eigenschaften von Transaktionen Konsistenz Isolation

Datenbanksysteme für FÜ SS 2000Seite 9 - 1

WorzykFH Anhalt

Transaktionen und Parallelverarbeitung

• Eigenschaften von Transaktionen• Konsistenz• Isolation• Parallelverarbeitung• Sperrkonzepte• Deadlock• Beispiele


WorzykFH Anhalt

Eigenschaften von Transaktionen

• Konsistenz

• Dauerhaftigkeit

• Atomizität

• Isolation


WorzykFH Anhalt

Konsistenz

Jede Transaktion erhält die Konsistenz der Datenbasis aufrecht. Sämtliche Zustandsbedingungen gelten vor und nach Beendigung der Transaktion. Transaktionen stellen die Klammer dar, um Folgen von Datenbankoperationen zu konsistenzerhaltenden Zustandsübergängen zusammenzufassen.


WorzykFH Anhalt

Dauerhaftigkeit

Korrekt beendete Transaktionen wirken sich dauerhaft auf die Daten aus. Ihre Wirkung kann nicht durch Systemfehler nachträglich zerstört werden.


WorzykFH Anhalt

Unteilbarkeit

Eine Transaktion ist eine unteilbare Operation. Sie wird entweder vollständig durch geführt oder bleibt ohne Wirkung.


WorzykFH Anhalt

Isolation

Parallel ablaufende Transaktionen sind voneinander isoliert, so daß jede Transaktion unabhängig von den anderen zurückgesetzt werden kann.


WorzykFH Anhalt

Konsistenz im DBMS

• alle Gesetzmäßigkeiten, die dem DBMS bekannt gemacht sind, werden auf dem jeweils aktuellen Datenbestand eingehalten

• Eine Datenbank ist vollständig konsistent, wenn sie ein isomorphes Abbild der Umwelt ist.


WorzykFH Anhalt

Lang andauernde Transaktionen

• Normale Transaktionen in einem DBMS dauern einige Sekunden

• Transaktionen in Entwurfsdatenbanken können mehrere Tage dauern– CAD– CASE Tools

• Im Workflow Management wird Rollback häufig durch inverse Transaktionen ersetzt.


WorzykFH Anhalt

Teilaufgaben zur Konsistenzsicherung

• Konsistenzbeschreibung

• Konsistenzüberwachung

• Konsistenzerhaltung

• Konsistenzerzeugung


WorzykFH Anhalt

Anfang und Ende einer Transaktion

• Eine Transaktion beginnt mit der ersten ausführbaren SQL-Anweisung

• Eine Transaktion endet mit– COMMT oder ROLLBACK– einer DDL-Anweisung z.B.:

• CREATE TABLE• DROP TABLE

– Der Benutzer meldet sich ab– Der Prozess bricht ab


WorzykFH Anhalt

Beispiel

commit;

insert into ta_kunde values(88,'Anna');

update ta_angebot set kunden#=88

where kunden#=13;

update ta_auftrag set kunden#=88

where kunden#=13;

delete from ta_kunde where kunden#=13;

commit;


WorzykFH Anhalt

Savepoints

• Savepoints können gesetzt werden, um Teilergebnisse einer Transaktion zu kennzeichnen. Es kann dann ein Rollback bis zu einem Savepoint vorgenommen werden.

Anfang Savepoint Rollback (Savepoint)


WorzykFH Anhalt

Unteilbarkeit Dauerhaftigkeit

Umbuchung eines Betrages von einem Konto auf ein anderes.

UPDATE ta_kontoSET Kontostand = Kontostand - BetragWHERE Konto# = VonKonto

UPDTE ta_kontoSET Kontostand = Kontostand + BetragWHERE Konto# = NachKonto


WorzykFH Anhalt

Ablauf - Ändern• Die alten Daten (vor der Veränderung)

werden gespeichert. Die Transaktion bekommt eine System Change Number SCN zugeordnet.

• Die Veränderungsbefehle werden protokolliert.

• Die Veränderungen werden durchgeführt in die Datenbank übernommen.


WorzykFH Anhalt

Ablauf - Commit

• Die interne Transaktionstabelle zeichnet auf, daß die Transaktion festgeschrieben ist und zeichnet die SCN auf.

• Dier Änderungsvorschrift wird archiviert• Die Sperren auf Zeilen und Tabellen

werden freigegben.• Die Transaktion wird als beendet

gekennzeichnet.


WorzykFH Anhalt

Ablauf - Rollback

• Alle Änderungen, die von der SQL-Anweisung vorgenommen wurden, werden mit Hilfe gespeicherten Daten rückgängig gemacht.

• Die Sperren auf Zeilen und Tabellen werden frei gegben.

• Die Transaktion wird als beendet gekennzeichnet.


WorzykFH Anhalt

Isolationgegenseitige Beeinflusung

• Lost Update (verlorengegeangene Aktualisierung)

• Dirty Read (Lesen von nicht festgeschriebenen Daten)

• Non Repeatable Read (Nichtwiederholbares Lesen)

• Phantoms (Inkonsistentes Lesen)• DDL-Operationen


WorzykFH Anhalt

Lost UpdateTranaktion T1 Transaktion T2Zeit

SELECT xFROM ta_tabWHERE x = 2xneu = x + 7

UPDATE ta_tabSET x = xneuWHERE x = 2

COMMTI WORK

SELECT xFROM ta_tabWHERE x = 2

xneu = 2 * x


COMMTI WORK

t1

t2

t3

t4

t5

t6


WorzykFH Anhalt

Dirty ReadTranaktion T1 Transaktion T2Zeit


xneu = x + 7


ROLLBACK WORK


xneu = 2 * x


COMMTI WORK

t1

t2

t3

t4

t5

t6


WorzykFH Anhalt

Non Repeatable ReadTranaktion T1 Transaktion T2Zeit


xneu = x + 7


COMMIT WORK


UPDATE ta_tabSET x = x * 2

t1

t2

t3

t4

t5

t6

IF bedingung ...


WorzykFH Anhalt

Phantoms

Tranaktion T1 Transaktion T2Zeit

SELECT SUM(x)FROM ta_tabWHERE x > 0

UPDATE ta_tabSET x = -x

t1

t2


WorzykFH Anhalt

DDL - Operationen

Tranaktion T1Transaktion T2

Zeit


xneu = x + 7


COMMTI WORK

DROP TABLE ta_tab

t1

t2

t3

t4


WorzykFH Anhalt

Konsistenzerhaltung von ORACLE

automatisch Lesekonsistenz auf Anweisungsebene (Phantoms)

ORACLE beobachtet die SCN (System Change Number) und zur Zeit der Ausführung der Abfrage werden nur die Daten, die mit der gleichen SCN gekennzeichnet sind, berücksichtigt


WorzykFH Anhalt

SCN

SCN 10023

SCN 10023

SCN 10024

SCN 10023

SCN 10023

SELECT

Datenblöcke derRollback Segmente


WorzykFH Anhalt

Sperrkonzepte von ORACLE

• Automatische Sperren– Tabellensperre mit Zeilensperre im

Exclusiv-Modus – Tabellensperre mit Zeilensperre im

Share-Modus

• Programmierbare Sperren – Tabellensperre im Share-Modus – Tabellensperre im Exclusiv-Modus


WorzykFH Anhalt

TabellensperrenSQL Anweisung Modus Sperren erlaubt?

RS RX S SRX XSELECT keiner J J J J JSELECT ... FOR UPDATE RS J * J * J * J * NINSERT RX J J N N NUPDATE RX J * J * N N NDELETE RX J * J * N N NLOCK TABLE ... IN ROW SHAREMODE

RS J J J J N

LOCK TABLE ... IN ROW EXCLUSIVEMODE

RX J J N N N

LOCK TABLE ... IN SHARE MODE S J N J N NLOCK TABLE ... IN SHARE ROWEXCLUSIVE MODE

SRX J N N N N

LOCK TABLE ... IN EXCLUSIVE MODE X N N N N N

* Wenn die Spalten nicht betroffen sind


WorzykFH Anhalt

Deadlock (Systemverklemmung)

Ein Deadlock tritt auf, wenn mehrere Transaktionen gegenseitig auf die Freigabe von Ressourcen warten, sie die Ressourcen aber nicht freigeben können, da sie diese für den Abschluß ihrer Arbeit benötigen.


WorzykFH Anhalt

DeadlockBeispiel

Tranaktion T1 Transaktion T2Zeit

UPDATE ta_tabSET x = x +1WHERE x = 2

UPDATE ta_tabSET x = x + 3WHERE x = 4

deadlock detected



t1

t2

t3


WorzykFH Anhalt

Reduzieren von (Dead)lock-Situationen

• Transaktionen so kurz wie möglich. • Keine Bildschirmaktionen innerhalb

einer Transaktion.• Bei Mehrtabellen-Update (z.B.:

Master-Detail-Tabellen) muß eine für alle Anwendungen und alle Programmierer verbindliche Reihenfolge der Zugriffe und der Sperrungen festgelegt werden.


WorzykFH Anhalt

Zusammenfassung 1

Eine Transaktion T überführt die Datenbank von einem konsisten Zustand K1 in einen konsisten Zustand K2. Ist das nicht möglich, wird der Zustand K1 wieder hergestellt (Rollback).

K1 K2

T

Rollback


WorzykFH Anhalt

Zusammenfassung 2• Eigenschaften von Transaktionen

– Konsistenz– Dauerhaftigkeit– Atomizität– Isolation

• Gegenseitige Beeinflussung– Lost Update– Dirty Read– Non Repeatable Read– Phantoms


WorzykFH Anhalt

Zusammenfassung 3

• Deadlocks können reduziert werden durch– Kurze Transaktionen– Keine Bildschirmeingabe innerhalb– Mehrtabellen Update immer in der

gleichen Reihenfolge

• Das Ende einer Transaktion wird vom Programmierer bestimmt

Documents

Datenbanksysteme für FÜ SS 2000 Seite 9 - 1 Worzyk FH Anhalt Transaktionen und Parallelverarbeitung Eigenschaften von Transaktionen Konsistenz Isolation