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Transcrição

1 BD II Controle de Concorrência Professor: Luis Felipe Leite

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3 Ciclo de três aulas Processamento de transações. Controle de Concorrência. Recuperação de Falhas.

4 Controle de Concorrência Ajuda a garantir a propriedade de isolamento entre transações concorrentes. Previne estados de inconsistência no banco. Resolve os famosos conflitos WR, RW, WW.

5 Bloqueio Existem algumas formas de se fazer controle de concorrência. Os mecanismos de bloqueio como controles de concorrência são um dos mais básicos a serem usados. Um bloqueio, será uma variável associada a um item de dado. Lock (x)

6 Bloqueio O bloqueio irá definir a condição do item para as outras transações que querem acesso a ele. Bloqueado ou desbloqueado. Os mecanismos de bloqueio de dados em um SGBD se resumem a o Bloqueio Binário e aos Bloqueios Compartilhados/Exclusivos.

7 Bloqueio Binário O bloqueio binário opera colocando o item em apenas dois estados, sendo eles bloqueado (lock) e desbloqueado (unlock). lock_item(x) e unlock_item(x) Quando o status do item está em lock, ele não poderá ser acessado quando solicitado por outra transação. Esta por sua vez terá que esperar pelo estado unlock.

8 Bloqueio Binário lock(x): Será emitido se x ainda não estiver bloqueado. Virá antes de qualquer operação leitura gravação. unlock(x): Será emitido apenas se x estiver em estado bloqueado. Virá após todas as operações de leitura e gravação terem sido finalizadas.

9 Bloqueio Binário Algoritmo lock B: if ( LOCK(X) = 0 ) then LOCK(X) 1 else { wait (until LOCK(X) = 0 and <the lock manager wakes up the transaction>) goto B (ELMASRI, 2010)

10 Bloqueio Binário Algoritmo unlock LOCK(X) 0 if <any transaction are waiting> then wake up one of the waiting transactions; (ELMASRI, 2010)

11 Bloqueio Binário Problemas Toda vez que eu for usar um item, é realmente necessário bloquear ele para leitura e gravação? E o conflito leitura-leitura?? Se várias pessoas estiverem apenas lendo, por que não fazer a coisa mais compartilhada?

12 Bloqueio compartilhado/exclusivo Mecanismo para sanar o problema de não ter problema na leitura leitura. Bloqueio compartilhado: Shared lock ou read lock. Mais de uma transação pode solicitá-lo. Impede que seja requisitado um bloqueio exclusivo.

13 Bloqueio compartilhado/exclusivo Bloqueio exclusivo: Exclusive lock ou write lock. Utilizado para gravação. Apenas uma transação pode solicitá-lo. Matriz de compatibilide: Shared S N Exclusive N N Existe um gerenciador de bloqueio que mantém uma tabela de controle onde consta informações da transação, item, modo e próximo item.

14 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo Algoritmo rlock(x) B: if LOCK(X) = unlocked then { LOCK(X) read-locked no_of_reads(x) 1 } else if LOCK(X) = read-locked then no_of_reads(x) ++ else { wait (until LOCK(X) = unlocked and <the lock manager wakes up the transaction>) goto B } (ELMASRI, 2010)

15 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo Algoritmo wlock(x) B: if LOCK(X) = unlocked then { LOCK(X) write-locked else { wait (until LOCK(X) = unlocked and <the lock manager wakes up the transaction>) goto B } (ELMASRI, 2010)

16 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo Algoritmo unlock(x) B: if LOCK(X) = write-locked then { LOCK(X) unlocked wakeup up one of the transaction, if any } else if LOCK(X) = read-locked then no_of_reads(x) if no_of_reads(x) = 0 then { LOCK (X) unlocked ; wait (until LOCK(X) = unlocked wakeup up one of the transactions, if any } (ELMASRI, 2010)

17 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo O item só entrará em rlock(x) se: Antes de read(x); Se não for detectado nenhum estado rlock ou wlock. Em wlock(x) se: Ante de read(x) com intenção de write(x); Antes de write(x); Se não for detectado nenhum wlock. Unlock: Depois de todas as operações de ler e gravar; Apenas se for detectado algum lock.

18 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo - Problemas Deadlock: Consideremos que existem duas transações A e B, a transação A está esperando por algum item que está bloqueado na transação B, e a transação B está esperando por algum item que está bloqueado em A, então, ambas ficam na fila de espera, aguardando que seja liberado o bloqueio de um item, como isso não ocorre, as duas transações acabam nunca conseguindo ser concluídas.

19 Bloqueio Compartilhado / Exclusivo - Problemas Starved ou Starvation: Outro problema que pode ocorrer é o starverd (ou starvation). Consideremos que existem três transações A, B e C, a transação A faz a requisição de um bloqueio compartilhado de um item de dado, logo em seguida a transação B faz uma requisição de bloqueio exclusivo do mesmo item de dado, como a transação A está usando o bloqueio compartilhado do item, logo a transação B não poderá deter o acesso, o que faz com que ela fique na fila de espera, até a liberação do mesmo. Enquanto a transação B está na fila, chega a transação C com o pedido de compartilhamento do mesmo item, como é possível fazer o compartilhamento do item que A está usando, então, a transação C passa na frente de B e consegue o compartilhamento do item de dado da transação A. Quando a transação A terminar de desocupar, o item de dado continuará ocupado pela transação C, enquanto isso, a transação B continuará aguardando a liberação total do item de dado para que ela possa fazer o bloqueio exclusivo. Caso as próximas transações sejam sempre de acesso compartilhado deste mesmo item, a transação B nunca conseguirá fazer um progresso, e então, ela é considerada estagnada.

20 Protocolo Two Phase (2PL) Locking Garante Serialização O protocolo trabalha junto com o bloqueio em duas fases. Fase de crescimento. Fase de encolhimento.

21 Protocolo Two Phase (2PL) Locking

22 Protocolo Two Phase (2PL) Locking

23 Protocolo Two Phase (2PL) Locking O protocolo então garante serialização. O plano será produzido em tempo real já serial. Usando o conceito de ciclos conseguimos entender isso.

24 Protocolo Two Phase (2PL) Locking Não resolve os problemas de deadlock e starvation. É possível resolver ambos.

25 Exige que as transações sejam pré declaradas no ínicio. Protocolo Two Phase (2PL) Locking Conservador ou Estático Bloqueia todos os itens que vão ser lidos e gravados antes de iniciar a transação. Ou pega tudo ou solta tudo. Isso garante um plano livre de deadlocks.

26 Protocolo Two Phase (2PL) Locking Estrito e Rigoroso Estrito: Não libera wlock até que seja feito commit. Garante que T só vai ler ou gravar valores que foram comitados, garantido cascadeless. Estrito: Segue a mesma ideia, mas não libera wlock e também rlock.

27 Caso eles tenham direito iguais, você gera o deadlock, pois ambos vão se esperar eternamente. Outras formas de prevenir deadlock - TimeStamp Nenhuma transação tem o mesmo timestamp que a outra. Imagine que uma transação Ti quer o lock(x) e Tj já tem lock(x).

28 Outras formas de prevenir deadlock - TimeStamp Stamp (Ti) < Stamp (Tj) Maior prioridade Técnica Wait -Die (Esperar Morrer): Ti pede o lock para Tj que já detinha o lock. Caso Ti tenha prioridade sob Tj, ou seja, tenha um menor timestamp, ele espera. Se Ti não tiver prioridade ele aborta.

29 Outras formas de prevenir deadlock - TimeStamp Técnia Wound Wait ( Ferir Esperar): Caso Ti tenha prioridade e chegou querendo o lock, Tj abortará. Se não tiver prioridade, Ti espera.

30 Outras formas de prevenir deadlock O banco de dados verifica o grafo de espera, caso seja detectado o deadlock ou vários deles, o bd usa de um algoritmo de seleção de vítima, geralmente abortando a transação mais recente. Timeout.

31 E starvation?? First in First out. Prioridade aumenta enquanto espera.

32 Até aula que vem Prova