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Transaktionsmonitore Grundlagen. 28.06.2015 Seite 2 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" Übersicht 1.Transaktionen & Co 2.2-Tier- / 3-Tier-Konfiguration.

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1 Transaktionsmonitore Grundlagen

2 Seite 2 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" Übersicht 1.Transaktionen & Co 2.2-Tier- / 3-Tier-Konfiguration 3.Stored Procedures 4.Transaktionsmonitore 5.Vergleich

3 Seite 3 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 1. Transaktionen Transaktionen überführen Daten auf Server von definierten Zustand in einen anderen DB konsistent vor und nach Transaktion Client/Server-Systeme: Fehler möglich Später: E-Business B2B: bis zu 100 Folgetransaktionen pro von Sachbearbeiter erzeugter Transaktion A C I D tomicity onsistency solation urability

4 Seite 4 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 2. Konfiguration 2-Tier Klient mit Anwendung und Präsentation Server zur zentralen Speicherung Gemeinsamer Zugriff der Klienten SQL-Client nimmt SQL-Anweisungen entgegen, setzt diese in Datenbankaufrufe um Klienten SQLSQL RDBMS Netzwerk LAN Präsentations- und Anwendungslogik Datenhaltung Server

5 Seite 5 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 2. Konfiguration 3-Tier Anwendungen auf ein/mehreren Servern Beispiel: Terminals in Bank Weniger Datenvolumen durch Serviceanforderungen Zugriffskontrolle auf Servicebasis Klienten Anwendungs- Server Präsentation Anwendungs- logik Service- Anforderungen RDBMS Queues Mainframe Datenhaltung Daten

6 Seite 6 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 2. Konfiguration Vergleich Grenzen 2-Tier: –Für einfache Transaktionen –< 200 Klienten und < TA/Tag –wenige Server –mäßige Sicherheitsanforderungen (da auf ACL basierend) –Populär zur Anfangszeit von Client/Server-Systemen

7 Seite 7 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 2. Konfiguration Vergleich Kostengründe: (bei 2-Tier-Konf.) –Datenvolumen auf Netzwerk –Verteilung Klient-Software Mit zunehmender Nutzerzahl und Komplexität ist 2-Tier-Konf. schwerer zu beherrschen

8 Seite 8 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 3. Stored Procedures Arbeitsweise (1) Implementation der 2-tier-Konfiguration Eingebettete SQL-Anweisungen in Anweisung, durch exec sql eingeleitet Datenbankprozess in separatem Adressraum (falls DB auf gleichem Rechner) SQL-Aufruf hat ACID-Eigenschaften (bei DB2 oder Oracle) Bündelt SQL-Anweisungen, die sonst im Programm einzeln aufgerufen würden

9 Seite 9 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 3. Stored Procedures Arbeitsweise (2) Leistungsverhalten deutlich besser, als bei Aufruf einzelner SQL-Befehle im Quelltext SP durch Programm implementiert, im DB- Prozess ausgeführt  connect dbname; a = b+c; d = e+f; exec sql call xyz... g = h+i;  xyz start_transaction { beginwork (); exec sql select... ; exec sql insert... ; exec sql update... ; if no_error commit() else rollback(); } Kernel

10 Seite 10 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Implementierung 3-tier-Konfiguration Transaction Processing Monitor (TP- Monitor) als Bestandteil eines TP-Systems: –Message Queuing –Lock-/Log-Verwaltung –Two-Phase Commit-Synchronisation –Laststeuerung, Rollback Produkte: IBM CICS, IBM IMS, BEA Tuxedo, Transarc Encina, Siemens UTM, Digital ACMS...

11 Seite 11 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Arbeitsweise Einziger Prozeß auf Betriebssystem –Auch in BS integrierbar (z.B. Guardian/Compaq, TPF/IBM) –Problem: BS für Stapelverarbeitung und interaktive Time-Sharing-Sessions Benutzung von Betriebssystem-Funktionen vermeiden Erhöhung von Durchsatz und Leistung mit eigener Message- und Queue-Systeme Evtl. eigenes Dateiverwaltungssystem (z.B. bei CICS)

12 Seite 12 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Komponenten Präsentations- dienste Authorisation z.B. Kerberos Ressource Manager, Je 1 pro Anwendung Scheduler Lock Mgr. Lock DBSQL DB SQL z.B. Oracle, DB2 Log Mgr. Programm- bibliothek Log DB Recovery Mgr. commit, checkpoint, rollback Reposit Durable Queues TRID

13 Seite 13 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Klienten kommunizieren über Nachrichten mit TP-Monitor –Bildschirmgerät (Terminal) hat User Interface- Prozess (formatiert Daten in Nachricht und umgekehrt Bildschirmwiedergabe Text (CUI) oder graphisch (GUI) Lock-Manager stellt Isolation (ACID) sicher Recovery-Manager garantiert Atomizität, Log-Manager hält Änderungen fest

14 Seite 14 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Backward Recovery Rollback bei Transaktionsmonitoren Zwischenpuffer wird genutzt Vor Änderung Speicherung der Daten im Puffer Erst nach erfolgreichem Abschluß Rücksetzung des Zwischenpuffers

15 Seite 15 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Flat Transactions Einfachste Form der Transaktion Flach, da alles innerhalb beginwork() und commit() auf einer Ebene Organisiert atomare Aktionen in Anwendung Schachtelung von Transaktionen unmöglich größtes Manko: muss immer gesamte Transaktion zurücksetzen

16 Seite 16 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Logic Unit of Work(LUW) Geschützte / ungeschützte Aktionen Bsp. Ungeschützt: –Physikalisch die Umwelt beeinflussende Aktionen –Rakete abschießen, Loch bohren –  ACID unmöglich, Rollback unmöglich Für geschützte Aktionen ACID möglich, d.h. sie sind können zurückgesetzt werden Geschützte Aktionen sind LUWs

17 Seite 17 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" Crash 4. Transaktionsmonitore Logic Unit of Work(LUW) Syncpoints zur Aufteilung lange laufender Transaktionen in LUWs Bei Rollback zurücksetzen nur bis Syncpoint Beispiel: Zinsabrechnung bei einer Bank (hohe Ausführungszeit) LUW Syncpoint (Syncpoint) BOTEOT Rollback Crash

18 Seite 18 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Two-Phase-Commit Transaktionen auf verschiedenen Servern, unterschiedliche DBMS Unterteilung in Master und Slaves Two-Phase Commit-Protokoll soll ACID der Haupttransaktion sicherstellen Ablauf: –Haupttransaktion verteilt Aufgaben an Slaves –Falls alle Slaves erfolgreich abschließen, gibt Master „commit“, sonst „rollback“ –Slaves geben Daten frei und senden ackknowledgement –Transaktion abgeschlossen

19 Seite 19 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 4. Transaktionsmonitore Two-Phase-Commit

20 Seite 20 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 5. Vergleich TM vs. Stored Procedure Stored Procedure benötigt pro Klient einen Serverprozess TP-Monitore: Anzahl der Serverprozesse viel geringer Hohes Verkehrsaufkommen, kurze Antwortzeiten, hohe Verfügbarkeit

21 Seite 21 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 5. Vergleich TM vs. Stored Procedure Two-Phase Commit ermöglicht Zusammenarbeit mehrerer TP- Monitore Einsatz in heterogenen Datenbanken Leistung: fast alle TP-Benchmarks werden mit TP-Monitoren durchgeführt Aber: teurer in Anschaffung (Server/Software)

22 Seite 22 Andreas Hähnel Seminar "Großrechner- aspekte" 6. Verweise –Unterlagen eines Microsoft-Kurses zu Transaktionsverarbeitungskonzepten –Jim Gray/Andreas Reuters –Benchmarks für Transaktionsverarbeitung


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