WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #12 Mehrbenutzersynchronisation.

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1 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #12 Mehrbenutzersynchronisation

2 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation2 Fahrplan Motivation Fehler bei unkontrolliertem Mehrbenutzerbetrieb Lost Update Dirty Read (Non-Repeatable Read) Phantom Serialisierbarkeit Transaktionshistorien, Datenbank-Scheduler Sperrbasierte Synchronisation Recovery-Fähigkeit und Verklemmungen (Deadlocks) werden nächstes Semester behandelt Ausblick Vorlesung #14

3 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation3 Motivation - Mehrbenutzerbetrieb Mehrbenutzerbetrieb (Multiprogramming) – gleichzeitige (nebenläufige, parallele) Ausführung mehrerer Programme führt zu besseren Auslastung eines Computersystems als Einzelbenutzersystem Prinzip: während auf eine interaktive (aus Computer-Sicht sehr langsame) Benutzereingabe oder Freigabe einer Resource (z.B. Drucker) gewartet wird, kann der Computer rechenintensive Vorgänge anderer Programme verarbeiten Oft geht es nur in Mehrbenutzerbetrieb Beispiel: (Online-)Bestellungen bei Versand-Handel

4 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation4 Motivation – Mehrbenutzerbetrieb (2) Mehrbenutzerbetrieb hat sich bereits in der Praxis überall etabliert, nicht nur auf großen Server sondern sogar auf PCs, die als persönliche Arbeitsplatzstationen ursprünglich für den Einzelbenutzerbetrieb konzipiert waren. Beispiele: Windows2000, WindowsXP, Linux statt MS DOS und Windows3.1 Ihr Rechner (PC oder Laptop) verarbeitet bereits mehrere Tasks gleichzeitig und kann als Server im Mehrbenutzerbetrieb eingesetzt werden, sobald Sie im Netz erreichbar sind. Einzelbenutzerbetrieb ist auf der Betriebsystemebene so gut wie verschwunden! Die meisten Programme innerhalb eines Mehrbenutzersystems arbeiten aber immer noch im Einzelbenutzerbetrieb (exklusiv) mit sehr eingeschränkten Kooperationsmöglichkeiten auf der Datei-Ebene. Wie sieht es aus bei den Datenbanken?

5 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation5

6 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation6 Fehlerklassifizierung Es gibt drei Fehlerarten: 1.Lost Update – verlorengegangene Änderungen Benutzer 1 ändert etwas in File15.xls und speichert ab. Benutzer 2 ändert etwas in File15.xls und speichert ab. Die Version des Benutzer 2 ist zuletzt gespeichert, die Arbeit des Benutzers 1 geht verloren. 2.Dirty Read – Lesen von nicht freigegebenen Änderungen Das Konto wird fälschlicherweise vorübergehend mit 10000 belastet. Zinsen werden mit –10000 berechnet und abgezogen. 3.Phantom - ein neuer Wert tritt während der Abarbeitung einer langen Transaktion auf

7 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation7 Fehlerklassifizierung (2) Es folgen die Beispiele der 3 Fehlerarten anhand der Transaktionsabarbeitung... I.Lost Update II.Dirty Read III.Phantom

8 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation8

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11 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation11 Mehrbenutzer- vs. Ein- Benutzerbetrieb Mehrbenutzerbetrieb Vorteile: Guter Durchsatz, Gute Systemauslastung Nachteile: Lost update, Dirty Read, Phantom Einbenutzerbetrieb Vorteile: keine Mehrbenutzer-Fehler Nachteile: schlechter Durchsatz, schlechte Systemauslastung Man soll Vorteile von beiden Betriebsarten kombinieren Serialisierbarkeit

12 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation12 Serialisierbarkeit Um das I (Isolation) aus ACID zu erreichen und dennoch einen guten Durchsatz und gute Auslastung beizubehalten, verarbeitet man die Transaktionen kontrolliert parallel - verzahnt Man lässt die Transaktionen nebenläufig ablaufen, sorgt aber mit einer Kontrollkomponente (Mehrbenutzersynchronisation) dafür, dass beobachtbare Wirkung der nebenläufigen Ausführung einer möglichen seriellen Abarbeitung (wie in Einbenutzerbetrieb) entspricht Daher serialisierbar – möglichst seriell

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18 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation18 Theorie der Serialisierbarkeit Vorabdefinitionen bzw. Erläuterungen Transaktionen – nur Basisoperationen BOT, read(), write(), commit, abort Historie (Schedule) – zeitliche Anordnung der einzelnen verzahnt ausgeführten Elementaroperationen einer Menge von parallel laufenden Transaktionen Es muss die Reihenfolge (Ordnung) der Teiloperationen gegeben werden... weiter Kemper-Folien 10 bis 18 (Kapitel 11)...

19 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation19 Theorie der Serialisierbarkeit (2) Konfliktoperationen sind solche Operationen, die bei einer unkontrollierten parallelen Ausführung zu Inkonsistenzen führen können Äquivalente Historien sind Historien bei denen Konfliktoperationen der nicht abgebrochenen Transaktionen in derselben Reihenfolge ausgeführt werden Eine Historie H ist serialisierbar, wenn sie äquivalent zu einer seriellen Historie H S Serialisierbarkeitsgraph SG(H) – gerichteter Graph bei dem Kanten die Konfliktoperationen und zugehörige Abhängigkeiten repräsentieren Serialisierbarkeitstheorem – H ist serialisierbar wenn SG(H) azyklisch ist

20 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 12.12.2007Vorlesung #12 - Mehrbenutzersynchronisation20 Fazit Notwendigkeit der Parallelisierung Notwendigkeit der Synchronisation bei der Fehlerarten (lost update, dirty read, phantom) Historien Serialisierbarkeit, Theorem, Graph Sperrbasierte Synchronisation (2PL), Deadlocks (Verklemmungen) – nächstes Semester

21 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #12 Ende