Тема_10 (1122364), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Базы данных19ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (10)Управление буферным пулом базы данных (5)Например, если в некоторой транзакции выполняется сканирование некоторой таблицы без использованияиндекса, и при выполнении операции NEXT был затребован доступ кнекоторому блоку базы данныхoс соответствующим перемещением копии этого блока внекоторую страницу буферного пула,то подсистема управления буферным пулом «знает», что эта страница еще точно потребуется до тех пор, пока небудет прочитан последний кортеж сканируемой таблицы,располагающийся в данной страницеБолее того, СУБД «знает», какой блок базы данных потребуется после завершенияпросмотра кортежей данного блока, иможет заранее переместить его копию в некоторую страницубуферного пула17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных20ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (11)Управление буферным пулом базы данных (6)Кроме того, некоторые блоки базы данныхзаведомо требуются чаще других блоковНапример, при любом просмотре таблицы наоснове некоторого индекса гарантированнопотребуетсядоступ к корневому блоку соответствующего B-дереваПри вставке кортежа в любую таблицу илиудалении из нее кортежа будет необходимодолжным образом изменить все определенныедля нее индексы, и для этого тожегарантированно потребуетсядоступ к корневым блокам всех соответствующих Bдеревьев17.12.2009С.Д.Кузнецов. Базы данных21ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (12)Управление буферным пулом базы данных (7)Поэтому в стратегии замещения страниц буферного пулабазы данных обычно используется алгоритм LRU сприоритетами страниц высокоприоритетные страницы стареют,oт.е. становятся кандидатами на замещение,медленнее, чем низкоприоритетные страницыВ частности, страницы, содержащие копии корневых блоковиндексов, являются настолько высокоприоритетными, чтообычно никогда не замещаютсяКроме того, поддерживается предварительное считывание вбуферную память копий блоков, доступ к которым вскорепонадобится17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных22ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (12)Физическая синхронизация (1)Поскольку в СУБД может одновременно «параллельно»выполняться несколько транзакций, вполне реальнаситуация, когда в двух одновременно выполняемых операциях требуетсядоступ к одному и тому же блоку базы данныхoт.е.

к одной и той же буферной странице, содержащей копиюэтого блокаПонятно, что в одновременном доступе для чтениясодержимого блока ничего плохого нет, но параллельное изменение блока может привести кнепредсказуемым результатамСледует заметить, что, вообще говоря, координациюпараллельного доступа к страницам буферного пула не обеспечивает логическая синхронизация, используемаядля сериализации транзакций17.12.2009С.Д.Кузнецов. Базы данных23ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (13)Физическая синхронизация (2)Например, предположим, что в двух параллельновыполняемых транзакциях одновременно выполняютсяоперации модификации кортежей, у одного из которых tid = (n, 1), а у другого tid = (n, 2)Если в СУБД используются блокировки на уровне кортежей,то система допустит параллельное выполнение этих двух операций, и они будут одновременно изменять страницу,oсодержащую копию блока базы данных с номером nПри выполнении обеих операций может потребоватьсяперемещение кортежей внутри этого блока, и понятно, что врезультате ничего хорошего, скорее всего, не получится17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных24ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (14)Физическая синхронизация (3)Аналогично, логическая синхронизацияможет легко допуститьпараллельное выполнение несколькихопераций,oтребующих обновления одного и того же индексаНекоординированное параллельноеобновление B-дерева с большойвероятностью приводит к разрушению егоструктуры17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных25ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (15)Физическая синхронизация (6)Поэтому при выполнении операций уровня RSS необходимоподдерживатьдополнительную «физическую» синхронизацию, в которой единицамиблокировки служатoВ пределах операции перед чтением из страницы буферногопулаблока базы данныхтребуется запросить у подсистемы управления буфернымпуломблокировку соответствующей страницыoблокав режиме S,а перед записью в страницу (в блок) –страницы буферного пула (или блоки) базы данныхее блокировку в режиме XСовместимость блокировок обычная17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных26ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (16)Физическая синхронизация (7)Но блокировки страниц буферного пула нужны не только длякоординации параллельного доступа к страницам припараллельном выполнении транзакцийПри выполнении операций уровня RSS могут возникать ошибки,обнаруживаемые в середине операции, уже после того, как однаили несколько страниц буферного пулабыло измененоНапример, может выполняться операция вставки кортежа внекоторую таблицу,блоков базы данныхнарушающая уникальность некоторого индекса, определенного надэтой таблицейНарушение уникальности этого индекса будет обнаружено припопытке вставить в него новый ключ, но до этогоновый кортеж уже мог быть размещен в блоке данных, инекоторые индексы уже могли быть успешно обновлены17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных27ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (17)Физическая синхронизация (8)При обнаружении ошибки операции нужноликвидировать все ее следы в базе данных ивыдать соответствующий код ошибки на уровеньRDSПроще всего сделать это, произведя обратныеизменения всех страницкоторые были изменены при прямом выполненииоперации. Но для этого требуется, чтобы всестраницыблоков базы данных,блоки базы данных,заблокированные при выполнении операции,оставались заблокированными до конца этой операции17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных28ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (18)Физическая синхронизация (9)Тем самым, для подсистемы управления буферным пуломоперации уровня RSS являются (почти) тем же, чемявляются транзакции для подсистемы управлениятранзакциямиДостаточным условием корректного выполнения операцийявляется соблюдение двухфазного протоколасинхронизационных блокировок над страницами буферногопула в пределах операций.Это условие не является необходимымКаждую операцию уровня RSS можно разбить напоследовательность «микроопераций» и потребовать соблюдения двухфазного протоколасинхронизационных блокировок в пределах микроопераций17.12.2009С.Д.Кузнецов. Базы данных29ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (19)Физическая синхронизация (10)Например, операцию INSERT уровня RSS можно разбить наследующие микрооперации: нахождение блока данных для вставки; вставка кортежа в найденный блок; обновление индекса 1; ….обновление индекса n,где n – число индексов, определенных для данной таблицыОбщий принцип состоит в том, что в пределах одноймикрооперации блокируются все блоки базы данных,которые обязаны быть изменены согласованным образом17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных30ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (20)Протокол упреждающей записи в журнал (1)Реальная ситуация является более сложнойИмеются два вида буферов – буфера журнала и буферный пул страниц основной памяти, –которые содержат связанную информациюИ те, и другие буфера могут выталкиваться во внешнююпамятьОсновной причиной выталкивания буфера журнала являетсяего полное заполнение журнальными записямиСтраницы буферного пула базы данных чаще всеговыталкиваются во внешнюю память, когда требуется переместить в основную память некоторый блокбазы данных, а свободных страниц в буферном пуле нет17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных31ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (21)Протокол упреждающей записи в журнал (2)Тогда срабатывает алгоритм замещениястраниц, выбирается страница,и эта страницасодержимое которой, вероятно, дольше всего непотребуется,если ее содержимое изменялосьвыталкивается в соответствующий блок внешнейпамяти базы данныхПроблема состоит в выработке некоторой общейполитики выталкивания, которая обеспечивалабывозможность восстановления состояния базы данныхпосле сбоев17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Базы данных32ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (22)Протокол упреждающей записи в журнал (3)Эта проблема не возникает при индивидуальныхоткатах транзакций, поскольку в этих случаяхсодержимое основной памяти не утрачено, ипри восстановлении можно пользоваться содержимымooНо если произошел мягкий сбой, икак буфера журнала,так и буферных страниц базы данныхсодержимое буферов утрачено,то для проведения восстановления базы данныхнеобходимо иметь некоторое согласованное состояниежурнала и базы данных во внешней памяти17.12.2009С.Д.Кузнецов. Базы данных33ЖурнализБуферизация блоков базы данных в основной памяти (23)Протокол упреждающей записи в журнал (4)Основным принципом согласованной политики выталкиваниябуфера журнала и буферных страниц базы данных являетсято, что запись об изменении объекта базы данных должна оказатьсяво внешней памяти журналаoраньше, чем измененный объект окажется во внешней памятибазы данныхСоответствующий протокол журнализации (и управлениябуферизацией) называется WAL (Write Ahead Log, «пишисначала в журнал») и состоит в том, что если требуется вытолкнуть во внешнюю память буфернуюстраницу, содержащую измененный объект базы данных, тоoперед этим нужно гарантировать выталкивание во внешнююпамять журнала буферной страницы журнала, содержащейзапись об изменении этого объекта17.12.2009С.Д.Кузнецов.

Характеристики

Список файлов лекций