Теория и практика построения баз данных (1088289), страница 82
Текст из файла (страница 82)
11.4. Пример параллельной обработки запросов двух пользователей Рисунок 11.5 иллюстрирует возникающую проблему. Пользователь А считывает запись о товаре 100 в свою рабочую область. В соответствии с этой записью в наличии имеется 10 единип товара. Затем пользователь В читает запись о товаре 100 в свою рабочую область. Опять-таки, согласно этой записи в наличии имеется 10 единиц товара. Теперь пользователь А бере~ пять единиц товара, уменьшает количество единиц товара в своей рабочей области до пяти и обновляет запись для товара 100.
После этого пользователь В берет трп единицы товара, уменьшает количество товара в своей рабочей области до семи единиц и записывает это количество в базу данных. Теперь база данных ошибочно показывает, что в наличии имеется семь единиц товара 100. Итак: мы начали с 1О единиц в наличии, пользователь А взял пять, пользователь В взял трп, а база данных показывает, что осталось сегиь. Ясно, что это не так, Данные обоих пользователей были верными на момент считывания. Но когда пользователь В считывал запись, у пользователя А уже была ее копия, которую он вот-вот собирался изменить. Эта ситуация носит название проблвлгы потерянного обновления (1озг црг(аге ргоЪ|ет), плн проблемы паралявльггого обновления (сопспггепт врг)асе ргоЫет).
Существует другая, схожая проблема, называемая праблвлгой несогласованного чтелия (|псопвйз(еп( геаг) ргоЫет). В этом случае пользователь А читает данные, которые были обработаны некоторым фрагментом Управление параллельной обработкой 387 транзакции пользователя В. Как следствие у пользователя А оказываются оши6<тпые данные. Одно из средств против несогласованностей, вызванных параллельной обработкой, состоит в том, чтобы не давать нескольким приложениям получать коппи одной н той же записи, когда предполагается скорое изменение данной записи. Это средство называется блокировкой ресурсов (гевоцгсе 1ос)г(п((). 1.
Считать элемент 100 (дпя А). 2. Считать элемент 100 (дпя В). 3. Установить количество элементов равным 5 (дпя А). 4, Записать элемент 100 дпя А. б, Установить количество эпемеитов равным т (дпя В). 6. Записать зпемеит 100 дпя В. Блокировка ресурсов Один пз способов предотвратить проблемы при параллельной обработке — запретить совместное использование ресурсов путем блокировки данных, которые считываются для обновления. На рис, 11.6 изображен порядок обработки прв использовании команды 1ос)г. Из-за блокировки транзакция пользователя В должна ждать, пока пользователь А не закончит работу с данными по товару 100.
При такой стратегии пользователь В сможет прочесть запись о товаре 100 только после того, как пользователь А завершит ее модификацию. В этом случае результируюгцее количество единиц товара в базе данных будет равно двум, как и должно быть. (Было десять, А взял пять, В взял три, осталось два.) Терминология блокировки Блокировки могут налагаться либо автоматически, по инициативе СУБД, либо командой, которая передается СУБД прикладной программой илн запросом пользователя. Блокировки, налагаемые СУБД, называются неявными блокиров- 388 Глава 11. Многопользовательские базы данных Управление параллельной обработкой 389 Пользователь В Пользователь А Порядок обработки нв сервере базы денных 1. Звбпокировв«ь зпемен«100 дпя А. ( 2.
Считать элемент 100 дпя А. с 3. Заблокировать элемент 100 дпя В -« неудача -» В переводится в состояние ожидания 4. Установить кспичес«во элементов равным 5 дпя А 5. Записать элемент 100 дпя А. б. Снять блокировку А с элементе 100. Транзакция А Трвнзвяияя В 7. Звбпокироввть элемент 100 дпя В. В. Считать элемент 100 дпя В, 9. Установить количество элементов равным 2 дпя В. 10.
Записать элемент 100 дпя В. 11. Снять бпояировку В с элемента 100. рис. 11.6. Параллельная обработка с явными блокировками Блокировки различаются также по типу. При монопольной блокировке (ехс!цз!уе!осЬ) блокируются все виды доступа к элементу. Ни одна другая транзакция не может читать или намелить данные. Коллективная блокировка (зЬагед !осй) блокирует элемент от изменения, но не от чтения. То есть другие транзакции могут свободно читать данный элемент, если они не пытаются изменить его. ками (пир!!с!г 1осйз), а блокировки, налагаемые по команде, — явными блокировками (ехр!1011 1осйз). В предыдущем примере блокировки налагалпсь на строки данных, Однако не все блокировки налагаются на этом уровне. Некоторые СУБД предусматривают блокировку на уровне страницы, другие — на уровне таблицы, а третьи — на уровне базы данных.
Размер блокируемого ресурса называется глубиной детализации блокировки (1ос!«Вгапц!апгу). При большой глубине деталнзапии СУБД легче справляется с администрированием блокировки, но такие блокировки часто являются причиной конфликтов. Блокировки с маленькой глубиной детализации сложно администрировать (СУБД приходится отслеживать и проверять гораздо больше деталей), но конфликты при этом менее часты.
Сериализуемые транзакции Когда две или более транзакции обрабатываются параллельно, их результаты, сохраняемые в базе данных, должны быть логически согласованы с результатами, которые получились бы, если бы данные транзакции обрабатывались каким-нибудь последовательным способом. Такая схема обработки парачлельных транзакций называется сври«лзизувмой (зег1а!1хаЫе). Сериализуемость может быть достигнута несколькими способами. Один из способов — обработка транзакций с использованием двухфазной блокировки (гм о-рЬазе!осй!пд). При этой стратегии транзакциям позволяется налагать блокировки по мере необходимости, но как только первая блокировка снимается, данная транзакция уже не может наложить никаких других блокпровок.
Таким образом, транзакции имеют фазу нарастания (ягомппй рЬазе), на которой блокировки налагаются, и фазу схватил (зЬг!пй!пя рЬазе), на которой блокировки снимаются. В ряде СУБД используется особая разновидность двухфазной блокировки. В этом случае блокировки налагаются на всем протяжении транзакции, но ни одна блокировка не освобождается, пока не будет выдана команда ЕОММ1Т (сохранение) плп КОЬЬВАЕК (откат, возврат к предыдущему состоянию).
Эта стратегия имеет более ограничительный характер, чем требуется для двухфазной блокировки, зато ее легче реализовать. Вообще говоря, рамки транзакции должны соответствовать определениял1 представления базы данных, которое она обрабатывает. В двухфазной стратегии строки каждого отношения в представлении блокиру1отся по мере необходимости. Изл«енеши производятся, но информация не записывается в базу данных, пока представление не будет полностью обработано. После этого изменения сохраняются в базе данных, и все блокировки снимаются. Рассмотрим приложение для ввода заказов, содержащее объект ЗАКАЗ-ПОКУПАТЕЛЬ, который построен из данных таблиц ПОКУПАТЕЛЬ, ПРОДАВЕЦ и ЗАКАЗ, Чтобы гарантировать, что база данных не пострадает от аномалий, вызванных параллельной обработкой, транзакция ввода заказа налагает блокировки на таблицы ПОКУПАТЕЛЬ, ПРОДАВЕЦ и ЗАКАЗ по мере необходимости, производит все необходимые изменения в базе данных, а затем снимает блокировки.
Взаимная блокировка Решая одну проблему, блокировка способна вызвать другую, Посмотрим, что может произойти, когда два пользователя хотят заказать две единицы товара. Предположим, что пользователь А хочет заказать бумагу, и если он сможет достать бумагу, то хочет заказать и карандаши. Теперь предположим, что пользователь В хочет заказать карандаши, а если удастся достать карандаши, то он закажет еше н бумагу. Возможный порядок обработки показан на рис, 11.7. На этом рисунке пользователи А и В оказываются в ситуации, которая носит название взаимной блокировки (с!еа«!!осй), или «смертельного абьятия» (деад1у ешЪгасе).
Каждый пз ш«х ожидает освобождения ресурса, заблокированного дру- Пользователь А Пользователь В Порядок обработки не сервере базы данных ОИСОСК ПРОДУКТ (проверяен, было пн обновление Успешнык; еспн нет, яовторяен транзакцию) 390 Глава 11. Многопользовательские базы данных гим пользователем. Есть два распространенных способа решения этой проблемы; не допускать возникновения взаимных блокировок либо позволять им возникать, а затем распутывать их. Предотвратить возникновение взаимной блокировки можно несколькимп способами. Первый цз них — заставлять пользователей блокировать все требуемые ресурсы сразу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
