Arquitetura de Banco de Dados Processamento de Transações Carolina Nogueira Marcelo Eduardo Cardoso Rodrigo Dlugokenski Vítor De Araújo.

Apresentação em tema: "Arquitetura de Banco de Dados Processamento de Transações Carolina Nogueira Marcelo Eduardo Cardoso Rodrigo Dlugokenski Vítor De Araújo."— Transcrição da apresentação:

1 Arquitetura de Banco de Dados Processamento de Transações Carolina Nogueira Marcelo Eduardo Cardoso Rodrigo Dlugokenski Vítor De Araújo

2 Bancos de dados Single-users versus Multiusers ● classificação baseada no número de usuários que pode utilizar o sistema de forma concorrente processamento intercalado X processamento paralelo

3 Transações ● Unidade lógica de processamento de banco de dados; ou ● Conjunto de operações que devem ser executadas como uma operação atômica

4 Transações concorrentes São aquelas que podem interferir entre si Exemplo clássico: Duas transações que incrementam um valor X = 0 X = 1 ou X = 2 ?

5 Problemas de concorrência ● Problema da atualização perdida

6 ● Problema da atualização temporária (leitura suja) Problemas de concorrência

7 ● Síntese incorreta Problemas de concorrência

8 ● Problema de não repetição de leitura Exemplo: Reserva de lugares num vôo read(L): assentos livres escolhe_lugar(): pessoa escolhe assento read(L): lê novamente assentos livres Problemas de concorrência

9 Outros Problemas ● Falha de hardware; ● Falha no sistema ou na transação; ● Erros locais ou condições de exceção detectadas pela transação ● Controle de execução da concorrência (deadlocks, violação da serialização) ● Falha de disco ● Problemas físicos e catástrofes

10 Propriedades Desejáveis Transações idealmente devem possuir as propriedades ACID: ● Atomicidade ● Consistência ● Isolamento ● Durabilidade

11 Atomicidade ● Cada transação é executada como se fosse uma operação atômica, ou seja, indivisível ● Ela é executada até o final, ou não é executada (não tem efeito) ● Característica garantida pelo subsistema de recuperação de transações

12 Consistência ● Transação leva de um estado consistente a outro ● É de responsabilidade do programador ou do módulo de restrições de integridade

13 Isolamento ● Transações não interferem entre si ● Responsabilidade do subsistema de controle de concorrência ● Proteção contra os problemas por níveis: ● Nível 0: atualizações temporárias; ● Nível 1: atualizações perdidas; ● Nível 2: nível 0 nível 1; ● Nível 3: nível 2 + leitura consecutivas

14 Durabilidade ● Se transação foi concretizada (committed), será preservada no banco de dados ● Se o SGBD confirmou a concretização, não poderá desfazer a transação depois ● Responsável: subsistema de recuperação de transações

15 Histórico de Transações Histórico de N transações: ● Ordenamento das operações dessas transações ● Operações de uma mesma transação preservam sua ordem relativa ● Operações de diferentes transações podem ser intercaladas

16 Histórico de Transações Conflito de operações ocorre se as operações: 1. pertencem a transações distintas; e 2. acessam o mesmo item X; e 3. pelo menos uma das operações é write(X)

17 Histórico Completo ● Contém todas as operações de todas as transações ● Inclusive commit/abort como última operação de cada transação; ● Preserva ordem relativa das operações de cada transação; ● Se duas operações conflitam, uma certamente ocorre antes da outra

18 Histórico de Transações ● Dinâmico, pois novas operações são constantemente incluídas no histórico pelo SGBD ● Histórico nem sempre contém transações completas ● Projeção completa: subconjunto do histórico que é completo, ou seja, operações de commit/abort de cada transação está presente

19 Escalonamento de Transações Recuperabilidade através do histórico do escalonador: ● Pode haver dependências entre as transações ● Se uma falhar, pode ser necessário desfazer outras

20 Escalonamento Recuperável ● Se garantidamente, depois que ocorre o commit de uma transação, nunca é necessário desfazê-la ● T não salva permanentemente as alterações até que aconteça o commit de todas as transações T' que irão escrever itens que T lê

21 Escalonamento Recuperável Uma transação T lê de T' se: ● T lê item X depois que T' escreve item X; e ● cada T' não pode ter abortado antes de T ler de T'; e ● não há escritas depois de T' escrever e antes de T ler Pode ocorrer de uma falha cancelar outras transações (cascata de rollback)

22 Escalonamento sem cascatas T só lê itens de T' depois que T' salvou permanentemente as alterações (commit)

23 Escalonamento Estrito Nenhuma transação pode ler nem escrever item X até que a última transação que escreveu item X tenha efetuado uma alteração permanete (commit)

24 Serializabilidade ● Escalonamento serial: ● uma transação de cada vez ● Escalonamento não-serial: ● transações intercaladas ● Escalonamento serializável: ● equivalente a um escalonamento serial

25 Equivalência de Conflitos ● Diz-se que dois históricos S e S' possuem equivalência de conflitos se a ordem de quaisquer duas operações conflitantes é a mesma em ambos históricos ● S é conflito-serializável se possui equivalência de conflitos a um histórico serial S'

26 Teste de serialização de conflitos 1. Crie um grafo com um nó para cada transação 2. Adicione uma seta de Ti para Tj se: a. Ti escreve X, e depois Tj lê X; OU b. Ti lê X, e depois Tj escreve X; OU c. Ti escreve X, e depois Tj escreve X. 3. Histórico é serializável se e somente se o grafo não tiver ciclo.

27 Serializabilidade ● Normalmente, não se testa serializabilidade Muito caro primeiro gerar escalonamento, armazenar no histórico e depois descartar se não for serializável ● Em vez disso, garante-se que o escalonamento é serializável por construção Ex. locks (garantem que certas operações serão postergadas até um momento seguro)

28 Equivalência de Visualização ● Ordem relativa de leituras e escritas do mesmo item são preservadas ● Menos restritivo do que equivalência de conflitos ● Permite reordenar "escritas cegas"

29 Outros tipos de equivalência ● Dependentes da aplicação Ex. débito/crédito: somar um valor (positivo ou negativo) a um registro é comutativo

30 Dúvidas?

31 Arquitetura de Banco de Dados Processamento de Transações Carolina Nogueira Marcelo Eduardo Cardoso Rodrigo Dlugokenski Vítor De Araújo