Datenbanksysteme für FÜ WS 2004/2005 Transaktionen 1 Worzyk FH Anhalt Transaktionen und Parallelverarbeitung Eigenschaften von Transaktionen Konsistenz

Datenbanksysteme für FÜ WS 2004/2005Transaktionen 1

WorzykFH Anhalt

Transaktionen und Parallelverarbeitung

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


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ZugriffsteuerungKonto

500

500

+ 400 - 200

500

300900

300

900BaFöG

Sachbearbeiter 1

Miete

Sachbearbeiter 2

+ 400 - 200

900

300


WorzykFH Anhalt

ZugriffsteuerungKonto

500

500

+ 400 - 200

900

700900

700

900BaFöG

Sachbearbeiter 1

Miete

Sachbearbeiter 2

+ 400 - 200

900

700


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Konsistenzsicherung

Konto 1 Konto 2

700 300

Überweise500von Konto 1nach Konto 2

Konto 1 -500

Konto 2 +500

-500

200

+500

800


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Konsistenzsicherung

Konto 1 Konto 2

700 300


Konto 1 -500-500

200


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Konsistenzsicherung

Konto 1 Konto 2

700 300


Konto 1 -500

Konto 2 +500

-500

200

+500

800700 300

altalt

Transaktion


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Eigenschaften von Transaktionen

• Konsistenz

• Dauerhaftigkeit

• Unteilbarkeit

• Isolation


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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.


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Dauerhaftigkeit

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


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Unteilbarkeit

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


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Isolation

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


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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.


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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.


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Teilaufgaben zur Konsistenzsicherung

• Konsistenzbeschreibung

• Konsistenzüberwachung

• Konsistenzerhaltung

• Konsistenzerzeugung


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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


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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;


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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)


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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


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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.


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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.


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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.


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Isolationgegenseitige Beeinflusung

• Lost Update (verlorengegeangene Aktualisierung)

• Dirty Read (Lesen von nicht festgeschriebenen Daten)

• Non Repeatable Read (Nichtwiederholbares Lesen)

• Phantoms (Inkonsistentes Lesen)• DDL-Operationen


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Lost Update

Transaktion T1

Transaktion T2 Zeit

SELECT x FROM ta_tab WHERE x = 2 xneu = x + 7

UPDATE ta_tab SET x = xneu WHERE x = 2

COMMIT WORK

SELECT x FROM ta_tab WHERE x = 2

xneu = 2 * x

UPDATE ta_tab SET x = xneu WHERE x = 2

COMMIT WORK

t1

t2

t3

t4

t5

t6


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Dirty ReadTranaktion T1 Transaktion T2Zeit

SELECT xFROM ta_tabWHERE x = 2

xneu = x + 7

UPDATE ta_tabSET x = xneuWHERE x = 2

ROLLBACK WORK


xneu = 2 * x


COMMTI WORK

t1

t2

t3

t4

t5

t6


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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 ...


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Phantoms

Tranaktion T1 Transaktion T2Zeit

SELECT SUM(x)FROM ta_tabWHERE x > 0

UPDATE ta_tabSET x = -x

t1

t2


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DDL - Operationen

Tranaktion T1Transaktion T2

Zeit


xneu = x + 7


COMMTI WORK

DROP TABLE ta_tab

t1

t2

t3

t4


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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


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SCN

SCN 10023

SCN 10023

SCN 10024

SCN 10023

SCN 10023

SELECT

Datenblöcke derRollback Segmente


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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


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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


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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.


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Deadlock


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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


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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.


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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


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Zusammenfassung 2• Eigenschaften von Transaktionen

– Konsistenz– Dauerhaftigkeit– Atomizität– Isolation

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


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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

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