GESTION DE TRANSACTIONS 1. Pourquoi une transaction Lier ensemble des opérations qui, logiquement...

GESTION DE TRANSACTIONS

1

Pourquoi une transaction

Lier ensemble des opérations qui, logiquement sont indissociables et dont les effets ne peuvent être envisagées séparément.

Considérons un exemple d’application bancaire

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Exemple

Lire compte courant de Mr X

Retrancher 1000 DT

Écrire résultat dans compte courant

Lire compte professionnel de Mr X

Ajouter 1000 DT

Écrire résultat dans compte professionnel

3

Exemple suite

Lire compte courant de Mr X

Retrancher 1000 DT



Ajouter 1000 DT

Écrire résultat dans compte professionnel

4

Panne

Exemple suite

Debut-transaction Lire compte courant de Mr X

Retrancher 1000 DT



Ajouter 1000 DT

Écrire résultat dans compte professionnel Fin-Transaction

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Panne

Reprise du système jusqu’au début de la transaction

C’est quoi une transaction

Une Transaction, une séquence atomique d’actions sur une BD (lectures/écritures) séparant un commit ou un rollback du commit ou du rollback suivant.

Chaque transaction doit laisser la BD dans un état cohérent après l’avoir prise dans un état cohérent. Les utilisateurs peuvent spécifier des contraintes d’intégrité

simples sur les données et le SGBD se charge de les garder inviolables.

En dehors de ça, le SGBD n’a pas conscience de la sémantique des données (ex., il ne comprend pas comment les intérêts d’un compte bancaire sont calculés).

Le fait qu’une transaction préserve la cohérence de la BD est au bout du compte de la responsabilité de l’utilisateur!

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Les menaces

Problèmes de concurrence pertes d ’opérations introduction d ’incohérences verrous mortels (deadlock)

Panne de transaction erreur en cours d'exécution du programme applicatif nécessité de défaire les mises à jour effectuées

Panne système reprise avec perte de la mémoire centrale toutes les transactions en cours doivent être défaites

Panne disque perte de données de la base

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Propriétés des transactions

Atomicité Unité de cohérence : toutes les mises à jour doivent être

effectuées ou aucune. Cohérence

La transaction doit faire passer la base de donnée d'un état cohérent à un autre.

Isolation Les résultats d'une transaction ne sont visibles aux autres

transactions qu'une fois la transaction validée. Durabilité

Les modifications d ’une transaction validée ne seront jamais perdue

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Commit et Abort

INTRODUCTION D’ACTIONS ATOMIQUES Commit (fin avec succès) et Abort (fin avec échec) Ces actions s'effectuent en fin de transaction

COMMIT Validation de la transaction Rend effectives toutes les mises à jour de la transaction

ABORT (Rollback) Annulation de la transaction Défait toutes les mises à jour de la transaction

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Schéma de transaction simple

Fin avec succès ou échec

Begin_Transaction update update ..... Commit ou Abort

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- Provoque l'intégration réelle des mises à jour dans la base- Relâche les verrous

- Provoque l'annulation des mises à jour

- Relâche les verrous

- Reprend la transaction

Effet logique

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Mémoire de la transaction

Update

Update

CommitAbort

Bases de données Poubelle

Journaux et Sauvegarde

Journal des images avant Journal contenant les débuts de transactions, les valeurs

d'enregistrement avant mises à jour, les fins de transactions (commit ou abort)

Il permet de défaire les mises à jour effectuées par une transaction

Journal des images après Journal contenant les débuts de transactions, les valeurs

d'enregistrement après mises à jour, les fins de transactions (commit ou abort)

Il permet de refaire les mises à jour effectuées par une transaction

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Journal des images avant

Utilisé pour défaire les mises à jour : Undo

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Page lue

Base de données

Page modifiée

1.Read

3.Update

4.Write

2.Log

Journal des images après

Utilisé pour refaire les mises à jour : Redo

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Page lue

Base de données

Page modifiée

1.Read

2.Update

4.Write

3.Log

Gestion du journal

Journal avant et après sont unifiés Écrits dans un tampon en mémoire et vider sur disque en début de

commit Structure d'un enregistrement :

N° transaction (Trid) Type enregistrement :

{début, update, insert, commit, abort} TupleId (Attribut modifié, Ancienne valeur, Nouvelle valeur) ...

Problème de taille on tourne sur N fichiers de taille fixe possibilité d'utiliser un fichier haché sur Trid/Tid

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3. Scénarios de Reprise

Les mises à jour peuvent être effectuées directement dans la base (en place) la base est mise à jour immédiatement, ou au

moins dès que possible pendant que la transaction est active

Les mises à jour peuvent être effectuées en mémoire et installées dans la base à la validation (commit) le journal est écrit avant d'écrire les mises à jour

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Stratégie do-undo

Mises à jour en place l'objet est modifié dans la base

Utilisation des images avant copie de l'objet avant mise à jour utilisée pour défaire en cas de panne

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Mémoire cache

Base

Journal avant

Update

1. LirePage

2. LogPage

3. WritePage

Undo

Stratégie do-redo Mises à jour en différentiel

l'objet est modifié en page différentielle (non en place=ombre)

Utilisation des images après copie de l'objet en journal après mise à jour (do) utilisée pour refaire en cas de panne (redo)

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Ombre

Mémoire cache

Base

Update

1. LirePage

3. LogPage

2. WritePage

Redo

Journal après

Commit

La gestion des buffers

Bufferisation des journaux on écrit le journal lorsqu'un buffer est plein ou lorsqu'une transaction commet

Bufferisation des bases on modifie la page en mémoire le vidage sur disque s'effectue en différé (processus

E/S) Synchronisation journaux / base

le journal doit toujours être écrit avant modification de la base !

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Reprise à froid

En cas de perte d'une partie de la base, on repart de la dernière sauvegarde

Le système retrouve le checkpoint associé Il ré-applique toutes les transactions

commises depuis ce point (for each committed Ti : redo (Ti))

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Problèmes de concurrence

Objectifs de la concurrence: Permettre l’exécution simultanée d’un grand

nombre de transactions Régler les conflits lecture / écriture Garder de très bonnes performances Éviter les blocages

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Problème de concurrence

Nécessité d'exécuter les programmes et requêtes de façon concurrente

Garantir que l’exécution simultanée de plusieurs programmes se fait correctement

Cohérence de la base de données

Exécution correcte des programmes

Exemples de contextes hautement concurrentiels: annuaires téléphoniques (accès en lecture) systèmes de réservation de billets (lecture et mise à jour)

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Inférences entre écrivains –Perte d’opération (lost update)

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Ecriture inconsistante (dirty write)

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Inférences entre lecteurs et écrivains –lecture inconsistante ( dirty read)

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… -lecture non reproductible ( non-repeatable read)

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… -lecture fantôme ( phantom read)

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Contrôle de concurrence

Phénomènes indésirables : Lecture sale : Une transaction lit des données écrites par

une transaction Lecture non reproductible : Une transaction lit de

nouveau des données qu’il a lues précédemment et trouve que les données ont été modifiées par une autre transaction (qui a validé depuis la lecture initiale)

Lecture fantôme : Une transaction ré-exécute une requête renvoyant un ensemble de lignes satisfaisant une condition de recherche et trouve que l’ensemble des lignes satisfaisant la condition a changé à cause d’une transaction récemment validée.

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Terminologie et Notation

Ti: une transaction de numéro i. Ri: une opération de lecture (read) de Ti. Wi: une opération d’écriture (write) de Ti. Ri(x): une opération de lecture sur l’objet x, x étant un

objet manipulé par Ti (p.e.: ligne, colonne, …).

Wi(x): une opération d’écriture sur l’objet x.

Exple: Transaction 1 Transaction 2R1(x) R2(x)x = x +5 R2(y) W1(x) R2(z)R1(y) x = x + y + z

z = x + y W2(x)W1(z) 30

… Terminologie

Ordonnancement ( schedule)T1 = R1(x), W1(x), R1(y), W1(Z)

T2 = R2(x), R2(y), R2(z), W2(x) S={R1(x), W1(x), R1(y), W1(Z), R2(x), R2(y), R2(z), W2(x)}S est un ordonnancement en série (sériel, serial); toutes les

opérations de T1 précèdent celles de T2(+) Aucun conflit entre les transactions. (-) problème de performance

Les mécanismes de contrôle de concurrence tentent d’interfolier ( interleave) les opérations de lecture et d’écriture de plusieurs transactions; de manière à toujours assurer un résultat identique à un ordonnancement en série.

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Propriétés d’exécution

Recouvrabilité : Possibilité d’annuler l’effet d’une transaction qui

abandonne (abort). Solution : Ordre des Commit effectués par les transactions

suit l’ordre de dépendances Lecture(X)/Ecriture(X). Exemple

Conséquence sur l’exemple : le nombre de places disponibles a été diminué par T1 et repris par T2 , avant que T1 n’ annule ses réservations. Le nombre de sièges réservé sera plus grand que le nombre effectif de clients ayant validé leur réservation

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Sans Abandons en Cascade (Cascadeless) : la lecture d’une valeur écrite par une transaction T ne peut se faire

qu’une fois T a réalisé son Commit. Cascadeless ----> Recouvrable exemple

Ici, le rollback de T1 intervient sans que T2 n’ait validé. Il faut alors impérativement que le système effectue également un rollback de T2 pour assurer la cohérence de la base : on parle d’annulations en

cascade (noter qu’il peut y avoir plusieurs transactions à annuler). . Solution :la lecture d’une valeur écrite par une transaction

T ne peut se faire qu’une fois T a réalisé son Commit.33


Strict : l’écriture d’une valeur déjà affectée par une autre transaction T ne peut se faire qu’une fois T a réalisé son Commit.

Exemple

Ici il n’y a pas de dearty read mais une dearty write. En effet T1 a validé après que T2 ait écrit dans s . Donc la validation de T1 enregistre la mise-à-jour de T2 alors que celle-ci s’apprête à annuler ses mises-à-jour par la suite. Au moment où T2 va annuler, le gestionnaire de transaction doit remettre la valeur du tuple connue au début de la transaction : ce qui revient à annuler la mise-à-jour de T1

Solution : Cascadeless + retarder les Write(X) jusqu’à ce que les écritures effectuées par d’autres transactions sur X soient validées (commit).

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Propriétés

En résumé, on distingue trois niveaux de recouvrabilité selon le degré de contrainte imposé au système :

1. Recouvrabilité : on ne doit pas avoir à annuler une transaction déjà validée.

2. Annulation en cascade : un rollback sur une transaction ne doit pas entraîner l’annulation d’autres transactions.

3. Recouvrabilité stricte : deux transactions ne peuvent pas accéder simultanément en écriture à la même donnée, sous peine de ne pouvoir utiliser la technique de récupération de l’image avant

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Notion d’équivalence Deux opérations sont conflictuelles ssi

Elles opèrent sur le même objet, Au moins une des 2 opérations est une écriture, Chacune des opérations à une transaction différente.

Exemple d’opérations conflictuelles:T1 = R1(x), W1(x), R1(y), W1(Z)T2 = R2(x), R2(y), R2(z), W2(x) (R1(x), W2(x)), (W1(x), R2(x)), (W1(x), W2(x)), (W1(z), R2(z)) Deux exécutions sont équivalentes si:

Les mêmes actions (lecture, écriture) se retrouvent dans les mêmes transactions

Chaque paire de d’actions conflictuelle (lecture/écriture, écriture/lecture ou écriture/écriture) sont ordonnées de la même façon dans les deux exécutions

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Exécution sérialisable

Une exécution S est sérialisable si S est équivalente à une exécution en série des mêmes transactions

Exemple : Soit le programme réservation de spectacle, représenté par la séquence suivante :

r(s) r(c) w(c) w(s) r : Lecture (Read) w : Ecriture (Write) s : Séance c : Client

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Soient deux transactions T1 et T2, chacun voulant réserver des places pour la même séance pour deux clients distincts c1 et c2. Soit la situation suivante : Il reste 50 places libres pour la séance s T1 veut réserver 5 places pour la séance s T2 veut réserver 2 places pour la séance s

Soit le déroulement imbriqué de ces deux réservations r1(s) r1(c1) r2(s) r2(c2) w2(s) w2(c2) w1(s) w1(c1)

T1 lit s et c1 : places libres 50 T2 lit s et c2 : places libres 50 T2 écrit s : 50-2 = 48 T2 écrit le nouveau compte de c2 T1 écrit s : 50-5 = 45 T1 écrit le nouveau compte de c1

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Pbm!! Il reste 45 places libres alors que 7 places ont été réservées : T2 lit et modifie une information que T1 a déjà lue en vue de la modifier



Solution1 : Exécuter en série les transactions , on bloque une tant que la précédente n’a pas fini son exécution.

r1(s) r1(c1) w1(s) w1(c1) r2(s) r2(c2) w2(s) w2(c2)

Dans ce cas, pas de problèmes. T2 lit une donnée écrite par T1 qui a terminé son exécution et ne créera donc pas d’interférences.

Cette solution n’est pas acceptable, on ne peut pas se permettre de bloquer tous les utilisateurs sauf un, en attente d’une transaction qui peut durer très longtemps

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Exécution sérialisable Solution2 : Exécution entremele de T1et T2

r1(s) r1(c1) w1(s) r2(s) r2(c2) w2(s) w1(c1) w2(c2)

T1 lit s et c1 : places libres 50 T1 écrit s = 50 – 5 = 45 T2 lit s : places libres 45 T2 lit c2 T2 écrit s = 45 – 2 = 43 T1 écrit le nouveau compte de c1 T2 écrit le nouveau compte de c2

Le résultat obtenu est le même obtenu par une exécution en série, on parle alors de sérialisabilité

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Sérialisabilité

Hypothèses: Exécution d'une transaction individuelle est

correcte Exécution de transactions en série (les unes

derrière les autres) est correcte Idée: se ramener à une exécution de

transactions en série Concept de sérialisabilité

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Exécutions de Transactions

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Exécutions de Transactions

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Sérialisabilité

Sérialisabilité: Critère permettant de dire que l'exécution d'un ensemble de transactions (schedule) est correcte

l'exécution de transactions entremêlées est correcte si elle est équivalente à une exécution des mêmes transactions en série (mêmes valeurs de départ et mêmes valeurs finales)

on dit que cet ensemble de transactions est sérialisable

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Exemple

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Graphe de dépendances

Il est possible de déterminer la sérialisabilité d'une exécution. On met en oeuvre des relations de précédence entre les transactions. Une fois toutes les relations de précédence établies, on peut générer un graphe dit de dépendance (précédence)

Théorème: Une exécution est sérialisable ssi son graphe de dépendance ne comporte pas de cycle

Graphe dépendances : Un noeud par transaction; liens de Ti à Tj si Tj effectue une lecture/écriture d’une granule précédemment écrit par Ti, ou si Tj effectue une écriture d’un granule précédemment lu par Ti.

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Graphe de dépendances 1. Chaque transaction est un noeud du graphe; 2. Pour un objet O : Si une transaction T1 fait une

écriture de l'objet O avant qu'une transaction T2 ne fasse une opération sur cet objet alors, dans le graphe, T1 précède T2 : Cette relation de précédence est concrétisée par un arc orientée de T1 vers T2.

3. Pour un objet O : Si une transaction T1 fait une lecture sur l'objet O avant qu'une transaction T2 ne fasse une opération d'éciture sur cet objet, alors, dans le graphe, T1 précède T2:

4. L'exécution est sérialisable si et seulement si le graphe ne présente aucun cycle.

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48

T1 T2 T3

Lire (Y)

Ecrire (Z)

Lire (Y)

Lire (X)

Ecrire (Y)

Ecrire (X)

Lire (Z)Lire (Y)Ecrire (Y)

Ecrire (X)

Lire (X)

Lire (Z)

Ecrire (Y)

- Définir pour chaque objet la liste des transactions qui accèdent a l'objet par ordre chronologique.

- dresser le graphe pour determiner si c’est serialisable ou non

Graphe de dépendances Pour L'objet X: Lecture de T1, Ecriture de T1, Lecture de T2, Ecriture de T2. Relation de précédence: T1 précède T2.

Pour l'objet Y: Lecture de T2, Ecriture de T2, Lecture de T3, Ecriture de T3, Lecture de T1, Ecriture de T1. Relation de précédence: T2 ecrit avant T3 donc T2 précède T3; T3 ecrit avant T1 donc T3 précède T1. Pour l'objet Z: Lecture de T2, Lecture de T3, Ecriture de T3. Relation de précédence: Le fait que T2 lise avant que T3 ne lise ne

provoque pas de conflit. Cependant, la précédence doit être exprimée ici, parce que T3 fait par la suite une opération d'écriture sur Z.

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Graphe de dépendances Toutes les transactions sont représentées par des noeuds. On indique que T1 précède T2 en dessinant une flèche de T1 vers T2. Pour plus de clarté, on peut mettre sous chaque flèche, l'objet a partir duquel a été

déduite la relation représentée par la flèche. Le graphe de précédence ressemble alors a ce qui suit:

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T1

T2

T3

X

Y,ZY

L’exécution donnée n’est pas serialisable

Graphe de dépendances Exemple2 :

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T1 T2 T3

Lire (Y)

Ecrire (Z)

Lire (Y)

Lire (X)

Ecrire (Y)

Ecrire (X)

Lire (Z)

Lire (Y)Ecrire (Y)

Ecrire (X)Lire (X)

Lire (Z)

Ecrire (Y)


Pour L'objet X: Lecture de T1, Ecriture de T1, Lecture de T2, Ecriture de T2. Relations de précédence: On détermine sans difficulté que T1 précède

T2. Pour l'objet Y: Lecture de T3, Ecriture de T3, Lecture de T1, Ecriture de T1, Lecture

de T2, Ecriture de T2. Relations de précédence: T3 écrit avant T1 donc T3 précède T1; T3 écrit avant T2 donc T3 précède T2; T1 écrit avant T2 donc T1 précède T2. Pour l'objet Z: Lecture de T3, Ecriture de T3, Lecture de T2. Relations de précédence: T3 écrit avant T2 donc T3 précède T2.

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T1

T2

T3

X,Y

ZY

Il n'y a pas de cycle dans ce graphe de sérialisabilite.

L’execution est serialisable .

Approche de la gestion de la concurrence

Objectif: forcer la sérialisabilité Deux méthodes:

Verrouillage Estampillage

Verrouillage: L’idée est simple : on bloque l’accès à une donnée dès qu’elle est lue ou écrite par une transaction (« pose de verrou») et on libère cet accès quand la transaction termine par commit ou rollback (« libération du verrou »)

Le verrou partagé (SLocks) est typiquement utilisé pour permettre à plusieurs transactions concurrentes de lire la même ressource.

Le verrou exclusif (XLocks) réserve la ressource en écriture à la transaction qui a posé le verrou.

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Verrous exclusif : protocole PXO

Définition: un verrou est dit exclusif s'il interdit toute autre obtention d'un verrou, de quelque type que ce soit, sur l'élément verrouillé, par une autre transaction.

Verrous exclusifs avec libération explicite Toute demande d’accès contient implicitement une demande

de verrouillage (Lire XLire). Toute transaction qui a besoin d’une ressource qui est actuellement verrouillée est mise en attente (FIFO).

L'obtention du verrou autorise lectures et mises à jour Un verrou peut être relâché explicitement (XRelâcher) à

n’importe quel moment. Au plus tard, il est relâché implicitement à la fin de la transaction.

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Verrouillage exclusif: exemple et problèmes

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Solutions des Interblocages

Deux approches: Détection: laisser les transactions se mettre en interblocage, le détecter puis

le résoudre. Grâce au graphe de dépendances : un interblocage: un cycle dans le graphe

Quand faire la détection ? lors des demandes de verrouillage périodiquement après un certain temps d’attente pour une transaction

Action: tuer l’une des transactions celle qui a fait le moins de maj la plus jeune celle qui a le moins de ressources allouées …

Tuer: défaire (annuler ses maj, ses verrous) puis relancer automatiquement plus Tard Prévention: prévenir les interblocages.

En pratique, solution détection la plus souvent utilisée car prévention plus coûteuse.

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Prévention des interblocages Prévention par estampillage:

Estampillage de chaque transaction avec l’heure de lancement

Si une transaction demande un verrou sur une ressource déjà verrouillée alors résolution dépend de l'estampille

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Libération des verrous après écriture

Prévention et détection des interblocages défaire des transactions problèmes d’incohérence

B a lu une valeur de E qui logiquement n’a jamais existé (fantôme), Suite au "Rollback" de A, B doit être défaite, ainsi que toutes les transactions qui ont lu une valeur écrite par B (ROLLBACK en cascade)

Solution: ne relâcher un verrou exclusif qu’en fin de transaction (COMMIT ou ROLLBACK) Protocole PX (avec libération implicite)

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Protocole PX

Verrous exclusifs avec libération implicite Toute demande d’accès contient implicitement une demande de verrouillage (Lire XLire). Toute transaction qui a besoin d’une ressource qui est actuellement

verrouillée est mise en attente (FIFO). L'obtention du verrou autorise lectures et mises à jour Le verrou n’est relâché qu’en fin de transaction (plus de XRelâcher)

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Verrous Partagés (S Lock)

Les verrous exclusifs réduisent la simultanéité d’exécution Des transactions effectuant uniquement des lectures pourraient

s’exécuter simultanément Il faut s’assurer que pendant les lectures les éléments lus ne sont pas modifiés besoin d'un verrou partagé Plusieurs transactions peuvent obtenir un verrou partagé sur

un même élément Aucune transaction ne peut obtenir un verrou exclusif sur un

élément tant que tous les verrous partagés sur cet élément ne sont pas libérés

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Verrous partagés:

SLire E: si le verrou partagé ne peut être obtenu mise en attente sinon un verrou partagé est mis sur E et la lecture est effectuée

SRelâcher E: libérer le verrou partagé détenu par la transaction sur E plus de nécessité de libérer le verrou à la fin de transaction car pas de

mise à jour

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Verrous partagés: Protocole

Protocole PSX: pour mettre à jour un élément E de la base

demande verrou partagé sur E (SLire E)

Si E est déjà verrouillé en X mise en attente

mise à jour XEcrire E: demande de changement du verrou S sur E en verrou X sur E

comme en PX, le verrou exclusif n’est libéré qu’en fin de transaction

Inconvénient de PSX : augmentation des interblocages

deux transactions voulant mettre à jour le même élément vont obtenir deux verrous partagés qu’ensuite elles ne pourront transformer en verrous exclusifs (Les verrous de mise à jour remédient à ce problème, voir PUX)

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Verrous de mise à jour (U) Protocole PUX: Toute

transaction qui veut mettre à jour un élément E de la base doit:

demander un verrou de mise à jour sur E ULire E

Si E est déjà verrouillé en X ou U mise en attente

pour la mise à jour sur E XEcrire E (demande de changement du verrou U en X)

le verrou exclusif n’est libéré qu’en fin de transaction

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Verrous simples (X, S, U)

Le protocole PUX et les verrous de mise à jour réduisent les cas d’interblocage réduisent aussi la concurrence

Conclusion: les SGBD choisissent l’un des protocoles PX, PX0, PSX ou PUX, en fonction du degré de concurrence voulu et du pourcentage d’interblocages toléré

65

Libération des verrous après lecture(verouillage à deux phases)

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Verrouillage à deux phases

Une transaction est à verrouillage à deux phases si : avant toute opération sur un élément, la transaction demande un

verrou sur cet élément pour cette opération, et après avoir rendu un verrou, la transaction n’en demande plus aucun

Durant une première phase la transaction acquiert des verrous et durant une seconde phase elle les libère

La deuxième phase peut être réduite à un instant si tous les verrous sont relâchés à la fin de la transaction

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Verrouillage à deux phases…

Théorème (important): si toutes les transactions sont à verrouillage à deux phases, alors toutes les exécutions entremêlées de ces transactions sont sérialisables

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Contrôle par verrouillage à deux phases

Exemple : T1 : r1 (x) w1 (y) C1 T2 : r2 (y) w2 (y) C2 Ordre de réception : r1 (x) r2 (y) w1 (y) C1 w2 (y) C2

r1 (x) exécutée r2 (y) exécutée w1 (y) retardée à cause de r2 (y) et tout le reste de T1 va être bloqué C1 bloqué w2 (y) exécutée C2 relâche les verrous sur y w1 (y) exécutée C1 exécutée

Exécution correcte : r1 (x) r2 (y) w2 (y) C2 w1 (y) C1 Conflits : r2 (y) - w1 (y) ; w2 (y) - w1 (y) Pas de cycle, donc H sérialisable

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Unité de verrouillage multiple

Unités de verrouillage possibles: la base de données, un ensemble de relations, une relation, un tuple, une valeur (Plus unité fine, plus concurrence forte, plus overhead est grand)

Unité élémentaire: unité la plus fine proposée par le système (c'est souvent le tuple)

Unité composée: tout autre unité proposée par le système (c'est souvent la relation et la base de donnée)

L'utilisateur la possibilité de choisir l'unité de verrouillage. Mais : comment le système peut il savoir quand il a une demande de verrou sur une table (par ex) qu'il n'y a pas de verrous sur un de ses tuples?

Pas désirable de parcourir tous les verrous de la table…

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Deux types de verrous

Deux types de verrous: Verrous d’intention (sur unité composée): intention de poser

plus tard des verrous effectifs (S, X) sur les unités composantes

Verrous effectifs (S, X vus précédemment). S et X peuvent être posés sur toute unité composée ou élémentaire

Pour placer un verrou sur un élément, on doit partir de l'élément le plus haut (table/tuple/valeur).

Si cet élément est celui que l'on souhaite verrouiller, on pose un verrou S ou X sur cet élément.

Si l'élément que l'on souhaite verrouiller est plus bas alors poser un verrou d'intention sur l'élément qui le contient puis un verrou S ou X sur l'élément à verrouiller.

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Verrous d’intention

Verrous d’intention partagée (IS) : posé sur une unité composée C la transaction va demander des verrous partagés (S) sur certains éléments composants de C

Verrou d’intention exclusive (IX) : la transaction va demander un ou des verrous exclusifs (X) sur certains éléments composants de C, pour les mettre à jour

verrou partagé avec intention exclusive (SIX): un verrou SIX est un verrou S posé sur une unité composée C et un verrou IX posé sur C. Il signifie que la transaction permet que d'autres lisent les éléments de C, mais qu'elle n'autorise aucune mise à jour, et de plus qu'elle annonce son intention de demander des verrous exclusifs sur des éléments de C pour les mettre à jour.

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Protocole: PI

Protocole d’emploi obtention d’un verrou X sur une unité:

obtention implicite d’un verrou X sur tous les composants de l’unité obtention d’un verrou S sur une unité

obtention implicite d’un verrou S sur tous les composants de l’unité pour demander un verrou S ou IS sur l’unité E

il faut avoir acquis un verrou IS (au moins) sur l’unité contenant E pour demander un verrou X, IX sur l’unité E

il faut avoir acquis un verrou IX (au moins) sur l’unité composée contenant E

avant de libérer un verrou sur une unité E avoir auparavant libéré tous les verrous sur des composants de E

Si plus de deux unités de verrouillage, les règles s’appliquent récursivement

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Matrice de compatibilité

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Justification

Soit un objet o contenu dans un objet O.

Si une transaction veut lire o alors elle doit empêcher toute modification de O dans sa totalité.

Pour lire o, elle le verrouille en mode S, ce qui implique de verrouiller O en mode IS, ce qui interdira à une autre transaction de verrouiller O en mode X et donc de modifier O dans sa totalité.

Si une transaction veut modifier o alors elle doit empêcher toute lecture ou modification de O dans sa totalité.

Pour modifier o, elle le verrouille en mode X, ce qui implique de verrouiller O en mode IX, ce qui interdira à une autre transaction de verrouiller O en mode S ou X et donc de lire ou de modifier Odans sa totalité.

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Justification

Le verrouillage en mode IX (resp. IS) de O par une transaction T2 est accepté même s’il a déjà été verrouillé en mode IS (resp. IX) par une transaction T1car il se peut que le sous-ensemble des objets de O lus (resp. modifiés) par T1soit disjoint du sous-ensemble des objets de O modifiés (resp. lus) par T2. Dans le cas contraire, le verrouillage des objets communs en mode S ou X empêcherait le conflit.

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Verrouillage en mode SIX

Soit la relation: livre(isbn, titre, catégorie, prix)

et la transaction T: UPDATE livre SET prix:= 1.25 * prix WHERE catégorie = 'roman';

Pour réaliser cette mise à jour, la transaction T doit demander un accès exclusif à la table livrepour empêcher toute modification de cette table durant l’opération de mise à jour.

Si T verrouille la table livre en mode exclusif alors elle ne pourra pas lire les n-uplets de livre pour sélectionner ceux qui doivent être mis à jour.

Par contre, si T verrouille la table livre en mode SIX (accès partagé exclusif), alors elle et elle seule pourra verrouiller les lignes de cette table en mode S pour les lire afin de sélectionner ceux qui sont des romans, qui eux seront verrouillés en mode X afin d’être modifiés.

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Objets Fantômes: Problème

78

Objets Fantômes: Une solution

79

Techniques d’estampillage

SGBD centralisé concurrence avec verrous Verrous: explicitement demandés ou acquis automatiquement

lors des instructions de L/E Bases de données réparties peu compatibles avec un

gestionnaire de verrous centralisé technique d’estampillage

Transactions estampillées avec l’heure de lancement Verrous: assurent que l’exécution simultanée est

équivalente à une exécution séquentielle quelconque Estampillage: assure que l’exécution simultanée est

équivalente à l’exécution séquentielle correspondant à l’ordre chronologique des estampilles des transactions

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Estampillage: Règles

Toutes les transactions s’exécutent simultanément Conflits: Une transaction demande à lire un élément déjà mis à jour par une transaction plus récente, Une transaction demande à mettre à jour un élément déjà lu ou mis à jour par une transaction plus récente

Ces demandes doivent être rejetées: la transaction trop vieille est tuée et relancée

avec une nouvelle estampille

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Estampillage: résolution de conflits

A chaque élément de la base sont associées deux valeurs: LMAX: estampille de la transaction la plus jeune qui a lu cet

élément (sans avoir été tuée lors de cette lecture) EMAX: estampille de la transaction la plus jeune qui a écrit avec

succès l’élément (sans avoir été tuée lors du COMMIT) Si la transaction T demande à lire E (Lire E)

si estampille(T) ≥ EMAX(E) /* estampille (T) plus jeune que EMAX(E)

alors /*OK*/ LMAX(E):=Max(LMAX(E), estampille(T)) sinon /*conflit*/ Tuer T et relancer T avec une nouvelle estampille

Si la transaction T demande à mettre à jour E (Ecrire E) si estampille(T) ≥ LMAX(E) et estampille(T) ≥ EMAX(E) alors /*OK*/ EMAX(E):=estampille(T) sinon /*conflit*/ Tuer T et relancer T avec une nouvelle estampille

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Gestion des accès concurrentset SQL

Il est possible en SQL de choisir explicitement le niveau de protection que l'on souhaite obtenir contre les incohérences résultant de la concurrence d'accès.

Options possibles :1) On spécifie qu'une transaction ne fera que des

lectures SET TRANSACTION READ ONLY;

2) Une transaction peut lire et écrire (Option par défaut) SET TRANSACTION READ WRITE;

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SQL2 et les propriétés des exécutions concurrentes

• La norme SQL2 spécifie que ces exécutions doivent être sérialisables (mode par défaut). Un verrouillage strict doit alors être assuré par le SGBD.

SQL2 propose des options moins fortes : SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL option

Liste des options :1. READ UNCOMMITTED : on autorise les lectures de tuples écrits par d'autres transactions mais non encore validées2. READ COMMITED : on ne peut lire que les tuples validés (pas de verrou sur une donnée lue). C'est le mode par défaut d'ORACLE.

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GESTION DE TRANSACTIONS 1. Pourquoi une transaction Lier ensemble des opérations qui, logiquement...

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