Meccanismi per la Gestione efficiente di transazioni in un DBMS

Transcript

1 Meccanismi per la Gestione efficiente di transazioni in un DBMS

2 Transazioni Una Transazione è una sequenza di azioni di lettura e scrittura della base di dati e di elaborazioni di dati in memoria temporanea, che il DBMS esegue garantendo: Atomicità Serializzabilità Persistenza cfr. Basi di Dati Relazionali e ad Oggetti - Antonio Albano

3 Atomicità Solo le transazioni che terminano normalmente (committed) fanno transitare la base di dati in un nuovo stato Le Transazioni che terminano prematuramente (aborted) sono trattate come se non fossero mai iniziate

4 Esempio In assenza di Atomicità Due conti C1 e C2 La Transazione A sposta una cifra di 50 $ da C1 a C2 A1: A detrae 50$ da C1 A2: A aggiunge 50$ in C2 Non si può effettuare A1 senza effettuare A2

5 Serializzabilità L effetto sulla base di dati dell esecuzione concorrente di più transazioni è equivalente ad un esecuzione seriale delle transazioni, cioè ad una esecuzione in cui le transazioni vengono eseguite una dopo l altra in un qualche ordine

6 Esempio In assenza di Serializzabilità Un Conto con una cifra di 100 $ Due transazioni, A e B A legge il saldo B legge il saldo A trova disponibilità sul conto e preleva 100 $ B trova disponibilità sul conto e preleva 100 $

7 Persistenza Le modifiche sulla base di dati di una transazione terminata normalmente sono permanenti, cioè non sono alterabili da eventuali malfunzionamenti successivi alla terminazione

8 Transazioni: un acronimo significativo ACID Atomic Consistent Isolated Durable La consistenza è definita come il mantenimento dell integrità del DB (vincoli sulle tabelle)

9 Programmazione delle Transazioni Start Commit Rollback Lock, Livelli di Isolamento

10 Estensione delle Transazioni Una transazione è sempre un potenziale collo di bottiglia e deve essere meno estesa possibile Es: l acquisto di un articolo on-line T1: verifica disponibilità articolo Comunica disponibilità all utente; ordine dell Utente T2: verifica disponibilità; se disponibile acquista Comunica all utente se l ordine è stato effettuato In alternativa: T1: verifica disponibilità articolo, comunica risultato all utente, attendi ordine, acquista.

11 Serializzabilità All aumentare delle transazioni, si limita la concorrenza nell accesso al DB La serializzabilità ha un impatto drammatico sulle prestazioni: i DBMS non implementano una serializzabilità completa; I DBMS prevedono strumenti per selezionare il giusto livello di serializzabilità richiesto dalle specifiche transazioni applicative

12 Serializzabilità (2) Uso dei Lock: Share o Exclusive Non sono standard SQL, ogni DB ha modi diversi per usarli in SQL Sono una soluzione inefficiente, lavorando su intere tabelle Uso dei Livelli di Isolamento sulle connessioni Permettono di rilasciare i vincoli di isolamento rispetto alla serializzabilità delle transazioni Sono previsti 4 livelli possibili: read uncommitted, read committed, repeatable read, serializable Sono standard SQL, e permettono di selezionare la soluzione più efficiente Uso della select for update, permette di impostare lock esclusivi su dati specifici

13 Possibili problemi in assenza di serializzabilità Dirty Read Unrepeatable Read Phantom Row Lost Update Casi teorici non classificabili

14 Esempio: Dirty Read T1 aggiorna una riga r1 T2 accede a r1 T1 termina con un rollback T2 ha avuto accesso a un dato che non è mai esistito

15 Esempio: Non repeatable Read T1 accede ad una riga r1 T2 modifica r1 T1 accede nuovamente ad r1, trovando un valore diverso

16 Esempio: Phantom Row T1 seleziona righe che verificano una certa condizione T2 inserisce una nuova riga che soddisfa la stessa condizione T1 vede ora una nuova riga che soddisfa la condizione (phantom)

17 Problema della Lost Update Nel caso di 'lost update' 2 o più transazioni aggiornano la stessa riga senza essere consci della modifica altrui In tal modo la seconda modifica sovrascrive la prima Esempio: prelievo simultaneo dallo stesso conto.

18 Read Uncommitted Degree of isolation 0 consente transazioni in sola lettura, senza bloccare in lettura i dati una transazione può leggere dati sporchi, perché potrebbero sparire se la transazione che li ha generati abortisse Soggetto a tutti i problemi analizzati

19 Read Committed Degree of isolation 1 A questo livello sono leggibili modifiche solo se committate da altre transazioni Soggetto a tutti i problemi, tranne Dirty Read

20 Repeatable Read Degree of isolation 2 Letture ripetute danno sempre lo stesso risultato anche in presenza di modifiche committate da altre transazioni Soggetto a Phantom Row e Lost Update

21 Serializable Potrebbe garantire l effettiva serializzabilità del codice bloccando gli accessi alle tabelle in gioco Tuttavia si tratta di soluzioni troppo inefficienti per essere effettivamente utilizzate in applicazioni critiche In realtà la modalità serializable si limita ad evitare tutti i fenomeni esaminati per i livelli piu bassi di isolamento Restano aperti casi di mancanza di serializzabilità che non hanno riscontro in casi reali di programmazione

22 Esempio d uso di Serializable con.setautocommit(false); con.settransactionisolation(connection.transaction_serializable); Try { String query = "SELECT SALDO FROM CONTO"; // select non bloccante pstmt = con.preparestatement(query); rs = pstmt.executequery(); If (rs.next()) { value = rs.getstring( SALDO") - 100; } rs.close(); pstmt.close(); If (value > 0) update // eccezione SQL se il dato letto precedentemente è stato modificato nel frattempo // Chiusura Transazione this.connectiondb.commit(); // ID Costruito getvalueok = true; } catch(exception e) { try{ if(rs!= null) rs.close(); } catch(exception er) {} try{ if(pstmt!= null) pstmt.close(); } catch(exception er) {} try{ this.connectiondb.rollback(); } catch(exception er) {} }

23 Uso della Select for Update La Select for update costituisce un'alternativa all'uso del livello serializable Mette un lock esclusivo sulle sole righe selezionate Più efficiente dell'uso dei lock esclusivi

24 Esempio d uso della Select for Update con.setautocommit(false); con.settransactionisolation(connection.transaction_serializable); while(getvalueok==false && System.currentTimeMillis() < scadenzawhile){ try{ String query = "SELECT SALDO FROM CONTO FOR UPDATE"; // select bloccante, equivalente ad un lock esclusivo solo sui dati selezionati pstmt = con.preparestatement(query); rs = pstmt.executequery(); If (rs.next()) { value = rs.getstring( SALDO") - 100; } rs.close(); If (value > 0) update pstmt.close(); // Chiusura Transazione this.connectiondb.commit(); // ID Costruito getvalueok = true; } catch(exception e) { try{ if(rs!= null) rs.close(); } catch(exception er) {} try{ if(pstmt!= null) pstmt.close(); } catch(exception er) {} try{ this.connectiondb.rollback(); } catch(exception er) {} }}

25 Le Transazioni in JDBC con.commit(); con.rollback(); con.setautocommit(true); con.setautocommit(false); con.gettransactionisolation(); con.settransactionisolation();

26 Le Transazioni in JDBC (2) con.setautocommit Modifica il comportamento delle transazioni Se True, la transazione viene aperta e chiusa automaticamente ad ogni operazione sul DB Altrimenti, viene aperta alla prima connessione e chiusa solo da un commit o rollback esplicito

27 Uso di Connection Pool Connection connection = connectionpool.getconnection(url, username, passwd); connection.setautocommit(false); try {... statement.executeupdate(...); statement.executeupdate(...); connection.commit(); } catch (Exception e) { try { connection.rollback(); } catch (SQLException e) { /* gestione dell errore */ } } finally { try { connection.setautocommit(true); connectionpool.release(connection); } catch (SQLException sqle) { } }

28 Tool per Esercitazione L'esercitazione sulle transazioni sarà realizzata tramite un tool che permette di: riprodurre tutti i problemi analizzati risolverli tramite Lock risolverli tramite livelli di isolamento risolverli tramite select for update ant scenario -DtipoTest=x -DselectForUpdate=true/false Dove scenario può essere: dirty_read, lost_update,... Dove x può essere: normale,lock_share,lock_exclusive,read_uncommitted,read_committed,read _repeatable,serializable