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Control de Concurrencia

Carlos A. Olarte ([email protected])BDII

Carlos A. Olarte ([email protected]) BDII Control de Concurrencia

Contenido

1 Introduccion

2 Protocolos basados en Bloqueos

3 Protocolos basados en Grafos

4 Protocolos de Marcas temporales

5 Esquemas Multiversion

6 Granularidad Multiple

7 Interbloqueos


Control de Concurrencia

Mecanismo para asegurar la propiedad de aislamiento

Protocolo de Bloqueo: Reglas acerca de como se debenacceder los recursos para generar planificaciones secuenciales(vistas o conflictos)

Que se debe tener en cuenta (prevenir)?

Inanicion: Cuando una transaccion debe esperar por siempre(∞)Interbloqueos: (dead locks)Perder la concurrencia (Todo secuencial)Largas esperas


Protocolos basados en Bloqueos

Modos de Bloqueo: Compartido o Exclusivo

Conflicto: Modos de bloqueo incompatibles

Una planificacion es legal para un protocolo de bloqueo sidicha planificacion es posible para un conjunto detransacciones que siguen las reglas del protocolo de bloqueo

Matriz de Compatibilidad: Indica cuando dos modos debloqueo son compatibles.

X C

X F F

C F V


Protocolo de Bloqueo de 2 Fases

Consta de una fase de Crecimiento en la que se adquierenbloqueos (no se pueden liberar) y una fase de Decrecimientocuando se liberan bloqueos (y no se pueden obtener)

Punto de Bloqueo donde se obtiene el ultimo bloqueo

No asegura la aparicion de interbloqueos ni de retrocesos encascada

Las transacciones se pueden secuenciar a partir de su punto debloqueo generando planificaciones SECC (demostrar)


Continuacion

Variantes del PB. 2 Fases

Protocolo Estricto de 2 fases: Todos los bloqueos en modoexclusivo deben mantenerse hasta el final de la transaccion

Protocolo Riguroso de 2 fases: Todos los bloqueos debenmantenerse hasta el compromiso de la transaccion

Protocolo Refinado de 2 fases: Dos nuevas operaciones:

Subir: Pasar de modo C a modo X (solo en fase decrecimiento)Bajar: Pasar de modo X a modo C (solo en fase dedecrecimiento)


Protocolo del Arbol

Requiere un orden parcial → del conjunto de elementos de datos(di → dj si para acceder a di y a dj se requiere primero acceder adi .Todos los bloqueos se realizan en modo X . Las reglas delprotocolo:

El primer bloqueo puede ser sobre cualquier elemento

Ti puede bloquear un elemento Q solamente si posee unbloqueo sobre el padre de Q

Se pueden desbloquear elemento en cualquier orden

Ti no puede bloquear elementos que previamente hadesbloqueado


Continuacion

Ventajas: Previene los interbloqueos y se permitendesbloquear recursos antes del compromiso (aumento deconcurrencia)

Desventajas: Tener que bloquear el padre. Establecer el ordenparcial (→) no siempre es posible

Existiran planificaciones que sean legales bajo el P2F y no bajo elP.Arbol? y viceversa?


Protocolo de Marcas Temporales

Cada transaccion cuenta con una marca temporal M(Ti )

Las planificaciones generadas deben ser equivalentes alordenamiento secuencial (cronologico) de las marcas

Sobre cada recurso Q se cuenta con MTE (Q) (ultimatransaccion –MT– que escribio Q) y MTL(Q) (ultimatransaccion –MT– que leyo Q)


Continuacion

Protocolo de ordenacion

Para operaciones de lectura en Ti

1 Si MT (Ti ) < MTE (Q) se rechaza Ti puesto que se estaleyendo un valor sobre-escrito.

2 Si MT (Ti ) ≥ MTE (Q) se acepta la operacion y se actualizaMTL(Q) por MT (Ti ).

Para operaciones de escritura de Ti

1 Si MT (Ti ) < MTL(Q) se rechaza la escritura puesto que elvalor producido no fue el leido

2 Si MT (Ti ) < MTE (Q) se rechaza puesto que se estaescribiendo algo obsoleto

3 Se acepta la escritura y se actualiza MTE (Q) por MT (Ti )

Al retroceder la transaccion se le asigna un nuevo MT (Ti ) y vuelvea empezar (no hay interbloqueos)


Regla de Escritura de Thomas

Se modifica la segunda regla de escritura del protocolo deordenacion de M.T para ignorar la escritura

Asegura secuencialidad en cuanto a vistas


Esquemas Multiversion

Cada escritura de Q genera una nueva version de Q

Se debe asegurar que las lecturas seleccionen la version de Qapropiada

Cada version de Q (Qk) se le asigna: contenido,MTE (Qk) = MT (Ti ) y MTL(Qk) (ultima transaccion queleyo la version Qk).

Se mantiene la secuencialidad mediante las siguientes reglas:

1 Si Ti ejecuta L(Q) el valor retornado es el valor de Qk

2 Si Ti ejecuta E (Q) :1 Si MT (Ti ) < MTL(Qk) se retrocede Ti

2 Si MT (Ti ) = MTE (Qk) se sobreescribe Qk

3 En otro caso aparece una nueva version de Q


Continuacion

Ventaja: Asegura que las lecturas nunca fallan

Desventaja: Conflictos resueltos con retrocesos


Granularidad Multiple

Jerarquıa de Granularidad

Matriz de Compatibilidad

IC IX C IXC XIC V V V V FIX V V F F FC V F V F F

IXC V F F F FX F F F F F

Si se bloquea el padre (Bloqueo Explicito) se bloquean susdescendientes (Bloqueos Implıcitos)

Aparecen tres nuevos modos: Intencional Exclusivo (IX ), I.Compartido (IC ) e I. Compartido-Exclusivo(ICX )

Los bloqueos se realizan de arriba hacia abajo y losdesbloqueos en orden inverso


Reglas del Protocolo

Ti puede bloquear Q si:

1 Se observa la matriz de compatibilidad

2 La raız se bloquea en cualquier modo

3 Ti puede bloquear Q en modo C o IC solo si Ti estaactualmente bloqueando el padre de Q en modo IX o IC

4 Ti puede bloquear Q en modo X ,ICX o IX solo si Ti estaactualmente bloqueando el padre de Q en modo IX o ICX

5 Ti debe ser de dos fases

6 Ti no puede desbloquear Q si algun descendiente de Q estaactualmente bloqueado

Por que son necesarios los bloqueos intencionales?


Interbloqueos (Dead Locks)

Un sistema de encuentra en un Interbloqueo cuando existe unconjunto de transacciones {T1,T2, ...,Tn} tal que para todoi ∈ [1..n − 1], Ti espera por Ti+1 y Tn espera por T1.

Como se tratan los interbloqueos?

Esquemas Preventivos: Nunca ocurre el interbloqueoEsquemas de Deteccion y Recuperacion


Esquemas Preventivos

Por lımite de tiempo: Despues de cierto tiempo se retrocedela transaccion (facil de implementar aunque no siempre queun recurso se encuentre ocupado por mucho tiempo implica laexistencia de un interbloqueo)

El protocolo de bloqueo asegura la no aparicion puesto queexige un orden para adquirir bloqueos como en el protocolodel arbol

Expropiar y retroceder:

Esperar Morir: Si Ti solicita un recurso ocupado por Tj esperasolamente si MT (Ti ) < MT (Tj) de lo contrario Ti seretrocede (Muere). En este caso no hay expropiacionHerir-Esperar: Como el caso anterior con la diferencia que esTj quien se retrocede


Deteccion y Recuperacion

Se requiere un esquema que:

Mantenga la informacion necesaria los bloqueos: Construir ungrafo de espera (〈ti , tj〉 ∈ A si ti espera por un recurso de tj)

Ejecute un algoritmo de deteccion: En este caso deteccion deciclos en el grafo de espera

Ejecute un mecanismo de recuperacion en caso de sernecesario:

Seleccionar una transaccion (preferiblemente la de menorcosto)Retroceder de la transaccion escogida


Operaciones de Insercion y Eliminacion

Para eliminar un recurso se presentan los conflictos similares quepara una escritura. Por tanto:

En el protocolo de 2 fases, se debe solicitar un bloqueo enmodo exclusivo sobre Q antes de eliminarlo

En el protocolo de marcas temporales se adicionan reglassimilares a las reglas de escritura

Fenomeno Fantasma: Suponga que Ti efectua select count(*)from x y Tj insert into x.... Si Ti no utiliza la nueva tupla, laplanificacion secuencial que se debe obtener es 〈ti , tj〉. Como lasdos transacciones estan en conflicto por una tupla que no tienen encomun este fenomeno se conoce como fenomeno fantasma


Algunos Ejemplos Practicos

Commit / Rollback

Bloqueos (Esperas hasta comprometer o retroceder)

Versiones (lecturas antes de comprometer)

Deteccion de Interbloqueos

Granularidad a nivel de registro (no a nivel de columna)

SELECT ... FOR UPDATE

Fenomeno Fantasma

Cambios del nivel de Consistencia


Niveles Debiles de Consistencia

La norma SQL-92 define niveles de consistencia que no siempregarantizan secuencialidad:

Secuenciable

Lectura Repetible: Solo se pueden leer registroscomprometidos. Entre dos lecturas del mismo recurso,ninguna otra transaccion puede modificar dicho recurso

Compromiso de Lectura: Solo se puede leer registroscomprometidos pero no se asegura la lectura repetible

Sin compromiso de Lectura: Se permite leer registros nocomprometidos


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