BDE-TRANS 1 Gestione di transazioni concorrenti

BDE-TRANS 2 Controllo di concorrenza La concorrenza è fondamentale: decine o centinaia di transazioni al secondo, non possono essere seriali Esempi: banche, prenotazioni aeree Modello di riferimento Operazioni di input-output su oggetti astratti x, y, z Problema Anomalie causate dall'esecuzione concorrente, che quindi va governata

BDE-TRANS 3 Perdita di aggiornamento Due transazioni identiche: –t 1 : r(x), x = x + 1, w(x) –t 2 : r(x), x = x + 1, w(x) Inizialmente x=2; dopo un'esecuzione seriale x=4 Un'esecuzione concorrente: t 1 t 2 bot r 1 (x) x = x + 1 bot r 2 (x) x = x + 1 w 1 (x) commit w 2 (x) commit Un aggiornamento viene perso: x=3 (scrittura w1)

BDE-TRANS 4 Lettura sporca t 1 t 2 bot r 1 (x) x = x + 1 w 1 (x) bot r 2 (x) abort commit Aspetto critico: t 2 ha letto uno stato intermedio ("sporco") e lo può comunicare all'esterno (t1 abortisce)

BDE-TRANS 5 Letture inconsistenti t 1 legge due volte: t 1 t 2 bot r 1 (x) bot r 2 (x) x = x + 1 w 2 (x) commit r 1 (x) commit t 1 legge due volte x, valori diversi per x !

BDE-TRANS 6 Aggiornamento fantasma Assumere ci sia un vincolo y + z = 1000; t 1 t 2 bot r 1 (y) bot r 2 (y) y = y r 2 (z) z = z w 2 (y) w 2 (z) commit r 1 (z) s = y + z commit s = 1100: il vincolo non soddisfatto, t 1 non vede aggiornamento di z

BDE-TRANS 7 Schedule Sequenza di operazioni di transazioni concorrenti Esempio: S 1 : r 1 (x) r 2 (z) w 1 (x) w 2 (z) Ipotesi semplificativa (che rimuoveremo in futuro, in quanto non accettabile in pratica): –consideriamo la commit-proiezione e ignoriamo le transazioni che vanno in abort, rimuovendo tutte le loro azioni dallo schedule

BDE-TRANS 8 Controllo di concorrenza Obiettivo: evitare le anomalie Scheduler: un sistema che accetta o rifiuta (o riordina) le operazioni richieste dalle transazioni Schedule seriale: le transazioni sono separate, una alla volta S 2 : r 0 (x) r 0 (y) w 0 (x) r 1 (y) r 1 (x) w 1 (y) r 2 (x) r 2 (y) r 2 (z) w 2 (z) Schedule serializzabile: produce lo stesso risultato di uno schedule seriale sulle stesse transazioni –Richiede una nozione di equivalenza fra schedule

BDE-TRANS 9 Idea base Individuare classi di schedule serializzabili che siano sottoclassi degli schedule possibili, siano serializzabili e la cui proprietà di serializzabilità sia verificabile a costo basso Schedule Seriali Schedule Serializzabili

BDE-TRANS 10 View-Serializzabilità Definizioni preliminari: –r i (x) legge-da w j (x) in uno schedule S se w j (x) precede r i (x) in S e non c'è w k (x) fra r i (x) e w j (x) in S –w i (x) in uno schedule S è scrittura finale se è l'ultima scrittura dell'oggetto x in S Schedule view-equivalenti (S i  V S j ): hanno la stessa relazione legge-da e le stesse scritture finali Uno schedule è view-serializzabile se è view-equivalente ad un qualche schedule seriale L'insieme degli schedule view-serializzabili è indicato con VSR

BDE-TRANS 11 View serializzabilità: esempi S 3 : w 0 (x) r 2 (x) r 1 (x) w 2 (x) w 2 (z) S 4 : w 0 (x) r 1 (x) r 2 (x) w 2 (x) w 2 (z) S 5 : w 0 (x) r 1 (x) w 1 (x) r 2 (x) w 1 (z) S 6 : w 0 (x) r 1 (x) w 1 (x) w 1 (z) r 2 (x) –S 3 è view-equivalente allo schedule seriale S 4 (e quindi è view-serializzabile) –S 5 non è view-equivalente a S 4, ma è view-equivalente allo schedule seriale S 6, e quindi è view-serializzabile S 7 : r 1 (x) w 1 (x) r 2 (x) w 2 (x) S 8 : r 1 (x) r 2 (x) w 1 (x) w 2 (x) (es. perdita di aggiornamento) –S 8 non view-serializzabile

BDE-TRANS 12 View serializzabilità Complessità: –la verifica della view-equivalenza di due dati schedule: polinomiale –decidere sulla view serializzabilità di uno schedule: problema NP-completo Non è utilizzabile in pratica

BDE-TRANS 13 Conflict-serializzabilità Definizione preliminare: –Un'azione a i è in conflitto con a j (i  j), se operano sullo stesso oggetto e almeno una di esse è una scrittura. Due casi: conflitto read-write (rw o wr) conflitto write-write (ww). Schedule conflict-equivalenti (S i  C S j ): includono le stesse operazioni e ogni coppia di operazioni in conflitto compare nello stesso ordine in entrambi Uno schedule è conflict-serializable se è conflict-equivalente ad un qualche schedule seriale L'insieme degli schedule conflict-serializzabili è indicato con CSR

BDE-TRANS 14 Conflict-equivalenza: esempio S 10 è conflict-equivalente allo schedule seriale S 11 S 10 è perciò conflict-serializzabile

BDE-TRANS 15 Verifica di conflict-serializzabilità Per mezzo del grafo dei conflitti: –un nodo per ogni transazione t i –un arco (orientato) da t i a t j se c'è almeno un conflitto fra un'azione a i e un'azione a j tale che a i precede a j Teorema –Uno schedule è in CSR se e solo se il grafo è aciclico

BDE-TRANS 16 Verifica di conflict-serializzabilità: esempio

BDE-TRANS 17 Controllo della concorrenza in pratica Anche la conflict-serializzabilità, pur più rapidamente verificabile (l'algoritmo, con opportune strutture dati richiede tempo lineare), è inutilizzabile in pratica La tecnica sarebbe efficiente se potessimo conoscere il grafo dall’inizio, ma così non è: uno scheduler deve operare “incrementalmente”, cioè ad ogni richiesta di operazione decidere se eseguirla subito oppure fare qualcos’altro; non è praticabile mantenere il grafo, aggiornarlo e verificarne l’aciclicità ad ogni richiesta di operazione Inoltre, la tecnica si basa sull’ipotesi di commit-proiezione In pratica, si utilizzano tecniche che –garantiscono la conflict-serializzabilità senza dover costruire il grafo –non richiedono l’ipotesi della commit-proiezione