लेन-देन और उनके नियंत्रण तंत्र

लेन-देन

लेन-देन डेटा पर संचालन का एक क्रम है जिसकी शुरुआत और अंत होता है।

लेन-देन पढ़ने और लिखने के संचालन का क्रमिक निष्पादन है। लेन-देन का अंत या तो परिवर्तनों को सहेजना (प्रतिबद्ध करना) या परिवर्तनों को रद्द करना (रोलबैक) हो सकता है। डेटाबेस के संबंध में, एक लेनदेन में कई अनुरोध होते हैं जिन्हें एक ही अनुरोध के रूप में माना जाता है।

लेन-देन को ACID गुणों को संतुष्ट करना चाहिए

परमाणुता। लेन-देन या तो पूरी तरह से पूरा हो गया है या बिल्कुल नहीं।

स्थिरता। लेन-देन पूरा करते समय, डेटा पर लगाए गए प्रतिबंधों (उदाहरण के लिए, डेटाबेस में बाधाएं) का उल्लंघन नहीं किया जाना चाहिए। संगति का तात्पर्य है कि सिस्टम को एक सही स्थिति से दूसरी सही स्थिति में स्थानांतरित किया जाएगा।

एकांत। समानांतर में चल रहे लेनदेन को एक-दूसरे को प्रभावित नहीं करना चाहिए, उदाहरण के लिए, किसी अन्य लेनदेन द्वारा उपयोग किए गए डेटा को बदलें। समानांतर लेनदेन निष्पादित करने का परिणाम वैसा ही होना चाहिए जैसे कि लेनदेन क्रमिक रूप से निष्पादित किया गया हो।

वहनीयता। एक बार प्रतिबद्धता जताने के बाद बदलावों को खोना नहीं चाहिए।

हस्तांतरण लॉग

लॉग लेनदेन द्वारा किए गए परिवर्तनों को संग्रहीत करता है, सिस्टम विफलता की स्थिति में डेटा की परमाणुता और स्थिरता सुनिश्चित करता है

लॉग में वे मान शामिल हैं जो लेन-देन द्वारा बदले जाने से पहले और बाद में डेटा में थे। राइट-फ़ॉरवर्ड लॉग रणनीति के लिए प्रारंभ से पहले पिछले मानों के बारे में और लेन-देन पूरा होने के बाद अंतिम मानों के बारे में लॉग प्रविष्टि जोड़ने की आवश्यकता होती है। सिस्टम के अचानक बंद होने की स्थिति में, डेटाबेस लॉग को उल्टे क्रम में पढ़ता है और लेनदेन द्वारा किए गए परिवर्तनों को रद्द कर देता है। किसी बाधित लेनदेन का सामना करने पर, डेटाबेस इसे निष्पादित करता है और लॉग में इसके बारे में परिवर्तन करता है। विफलता के समय राज्य में होने के कारण, डेटाबेस लॉग को अग्रेषित क्रम में पढ़ता है और लेनदेन द्वारा किए गए परिवर्तनों को लौटाता है। इस तरह, पहले से किए गए लेन-देन की स्थिरता और बाधित लेन-देन की परमाणुता संरक्षित रहती है।

केवल विफल लेनदेन को दोबारा निष्पादित करना पुनर्प्राप्ति के लिए पर्याप्त नहीं है।

उदाहरण। उपयोगकर्ता के खाते में $500 हैं और उपयोगकर्ता इसे एटीएम से निकालने का निर्णय लेता है। दो लेनदेन प्रगति पर हैं. पहला व्यक्ति शेष राशि का मूल्य पढ़ता है और यदि शेष राशि पर पर्याप्त धनराशि है, तो यह उपयोगकर्ता को धन जारी करता है। दूसरा शेष राशि से आवश्यक राशि घटा देता है। मान लीजिए कि सिस्टम क्रैश हो गया और पहला ऑपरेशन विफल हो गया, लेकिन दूसरा विफल हो गया। इस मामले में, हम सिस्टम को सकारात्मक शेष राशि के साथ उसकी मूल स्थिति में लौटाए बिना उपयोगकर्ता को पैसा दोबारा जारी नहीं कर सकते।

इन्सुलेशन स्तर

प्रतिबद्ध पढ़ें

डर्टी रीड समस्या यह है कि एक लेन-देन दूसरे लेन-देन के मध्यवर्ती परिणाम को पढ़ सकता है।

उदाहरण। प्रारंभिक शेष मूल्य $0 है. T1 आपके शेष में $50 जोड़ता है। T2 शेष मूल्य ($50) पढ़ता है। T1 परिवर्तनों को त्याग देता है और बाहर निकल जाता है। T2 गलत बैलेंस डेटा के साथ निष्पादन जारी रखता है।

समाधान निश्चित डेटा (रीड कमिटेड) को पढ़ना है, जो लेनदेन द्वारा बदले गए डेटा को पढ़ने पर रोक लगाता है। यदि लेन-देन ए ने डेटा का एक निश्चित सेट बदल दिया है, तो लेन-देन बी, इस डेटा तक पहुंचने पर, लेन-देन ए के पूरा होने की प्रतीक्षा करने के लिए मजबूर होता है।

बार-बार पढ़ने योग्य

अद्यतन खो जाने की समस्या. T1, T2 के परिवर्तनों के शीर्ष पर परिवर्तन सहेजता है।

उदाहरण। प्रारंभिक शेष मूल्य $0 है और दो लेनदेन एक साथ शेष राशि की भरपाई करते हैं। T1 और T2 ने $0 का शेष पढ़ा। T2 फिर $200 को $0 में जोड़ता है और परिणाम सहेजता है। T1 $100 को $0 में जोड़ता है और परिणाम सहेजता है। अंतिम परिणाम $100 के बजाय $300 है।

पढ़ने की न दोहराई जाने वाली समस्या. एक ही डेटा को बार-बार पढ़ने से अलग-अलग मान मिलते हैं।

उदाहरण। T1 $0 का शेष मान पढ़ता है। T2 फिर शेष राशि में $50 जोड़ता है और समाप्त होता है। T1 डेटा को दोबारा पढ़ता है और पिछले परिणाम के साथ विसंगति पाता है।

बार-बार पढ़ने योग्य रीड यह सुनिश्चित करता है कि दोबारा पढ़ने पर वही परिणाम आएगा। जब तक लेन-देन पूरा नहीं हो जाता, तब तक एक लेन-देन द्वारा पढ़ा गया डेटा दूसरे लेन-देन में नहीं बदला जा सकता। यदि लेन-देन ए ने डेटा का एक निश्चित सेट पढ़ा है, तो लेन-देन बी, इस डेटा तक पहुंचने पर, लेन-देन ए के पूरा होने की प्रतीक्षा करने के लिए मजबूर होता है।

क्रमबद्ध पठन (क्रमबद्ध)

फैंटम रीड्स समस्या. एक निश्चित स्थिति के आधार पर डेटा का चयन करने वाली दो क्वेरीज़ अलग-अलग मान लौटाती हैं।

उदाहरण। T1 उन सभी उपयोगकर्ताओं की संख्या का अनुरोध करता है जिनकी शेष राशि $0 से अधिक लेकिन $100 से कम है। T2 $1 की शेष राशि वाले उपयोगकर्ता से $101 काटता है। T1 अनुरोध पुनः जारी करता है।

क्रमबद्ध पठन (क्रमबद्ध)। लेनदेन पूरी तरह से अनुक्रमिक रूप से निष्पादित होते हैं। अनुरोध की शर्तों के अंतर्गत आने वाले रिकॉर्ड को अद्यतन करना या जोड़ना निषिद्ध है। यदि लेन-देन ए ने संपूर्ण तालिका से डेटा का अनुरोध किया है, तो लेन-देन ए पूरा होने तक पूरी तालिका अन्य लेन-देन के लिए फ़्रीज़ कर दी जाती है।

समयबद्धक

वह क्रम निर्धारित करता है जिसमें समानांतर लेनदेन के दौरान संचालन किया जाना चाहिए।

अलगाव का एक निर्दिष्ट स्तर प्रदान करता है। यदि संक्रियाओं का परिणाम उनके क्रम पर निर्भर नहीं करता है, तो ऐसे संक्रियाएँ क्रमविनिमेय (Permutable) होती हैं। विभिन्न डेटा पर रीडिंग ऑपरेशन और ऑपरेशन क्रमविनिमेय हैं। पढ़ना-लिखना और लिखना-लिखना संक्रियाएँ क्रमविनिमेय नहीं हैं। शेड्यूलर का कार्य समानांतर लेनदेन द्वारा किए गए संचालन को इंटरलीव करना है ताकि निष्पादन परिणाम लेनदेन के क्रमिक निष्पादन के बराबर हो।

समानांतर नौकरियों को नियंत्रित करने के लिए तंत्र (संगोष्ठी नियंत्रण)

आशावादी संघर्षों का पता लगाने और उन्हें हल करने पर आधारित है, निराशावादी संघर्षों को उत्पन्न होने से रोकने पर आधारित है।

आशावादी दृष्टिकोण में, कई उपयोगकर्ताओं के पास अपने निपटान में डेटा की प्रतियां होती हैं। संपादन पूरा करने वाला पहला व्यक्ति परिवर्तनों को सहेजता है, जबकि अन्य को परिवर्तनों को मर्ज करना होगा। एक आशावादी एल्गोरिदम संघर्ष होने की अनुमति देता है, लेकिन सिस्टम को संघर्ष से उबरना होगा।

निराशावादी दृष्टिकोण के साथ, डेटा कैप्चर करने वाला पहला उपयोगकर्ता दूसरों को डेटा प्राप्त करने से रोकता है। यदि संघर्ष दुर्लभ हैं, तो आशावादी रणनीति चुनना बुद्धिमानी है, क्योंकि यह उच्च स्तर की समवर्तीता प्रदान करती है।

ताला

यदि एक लेनदेन में डेटा लॉक हो गया है, तो अन्य लेनदेन को डेटा तक पहुंचने तक उसके अनलॉक होने तक इंतजार करना होगा।

किसी ब्लॉक को डेटाबेस, तालिका, पंक्ति या विशेषता पर मढ़ा जा सकता है। साझा लॉक को कई लेन-देन द्वारा एक ही डेटा पर लगाया जा सकता है, सभी लेन-देन (जिसमें इसे लगाया गया भी शामिल है) को पढ़ने की अनुमति देता है, संशोधन और विशेष कैप्चर को प्रतिबंधित करता है। एक्सक्लूसिव लॉक केवल एक लेनदेन द्वारा लगाया जा सकता है, थोपने वाले लेनदेन की किसी भी कार्रवाई की अनुमति देता है, दूसरों द्वारा किसी भी कार्रवाई को प्रतिबंधित करता है।

गतिरोध एक ऐसी स्थिति है जहां लेन-देन एक लंबित स्थिति में समाप्त होता है जो अनिश्चित काल तक चलता है।

उदाहरण। पहला लेनदेन दूसरे द्वारा कैप्चर किए गए डेटा के जारी होने का इंतजार करता है, जबकि दूसरा पहले द्वारा कैप्चर किए गए डेटा के जारी होने का इंतजार करता है।

गतिरोध समस्या का एक आशावादी समाधान गतिरोध उत्पन्न होने की अनुमति देता है, लेकिन फिर गतिरोध में शामिल लेनदेन में से एक को वापस लाकर सिस्टम को ठीक कर देता है।

निश्चित अंतराल पर डेडलॉक्स की खोज की जाती है। पता लगाने के तरीकों में से एक है समय, यानी, मान लें कि यदि लेनदेन पूरा होने में बहुत अधिक समय लगता है तो गतिरोध उत्पन्न हो गया है। जब कोई गतिरोध पाया जाता है, तो लेनदेन में से एक को वापस ले लिया जाता है, जिससे गतिरोध में शामिल अन्य लेनदेन को पूरा करने की अनुमति मिलती है। पीड़ित की पसंद लेनदेन के मूल्य या उनकी वरिष्ठता (प्रतीक्षा-मरने और घाव-प्रतीक्षा योजनाएं) पर आधारित हो सकती है।

हर लेन-देन T एक टाइमस्टैम्प असाइन किया गया है TS जिसमें लेनदेन का प्रारंभ समय शामिल है।

रुको-मरो.

अगर टीएस(तिवारी) < टीएस(टीजे), तो Ti प्रतीक्षा करता है, अन्यथा Ti वापस लौटता है और उसी टाइमस्टैम्प के साथ फिर से शुरू होता है।

यदि एक युवा लेनदेन ने एक संसाधन हासिल कर लिया है और एक पुराना लेनदेन उसी संसाधन का अनुरोध करता है, तो पुराने लेनदेन को प्रतीक्षा करने की अनुमति है। यदि किसी पुराने लेन-देन ने कोई संसाधन हासिल कर लिया है, तो उस संसाधन का अनुरोध करने वाले छोटे लेन-देन को वापस ले लिया जाएगा।

घाव-रुको.

अगर टीएस(तिवारी) < टीएस(टीजे), तो Tj अन्यथा, वापस रोल करता है और उसी टाइमस्टैम्प के साथ फिर से शुरू होता है Ti इंतज़ार कर रही।

यदि एक युवा लेनदेन ने एक संसाधन हासिल कर लिया है और एक पुराना लेनदेन उसी संसाधन का अनुरोध करता है, तो छोटे लेनदेन को वापस ले लिया जाएगा। यदि किसी पुराने लेन-देन ने कोई संसाधन प्राप्त कर लिया है, तो उस संसाधन का अनुरोध करने वाले छोटे लेन-देन को प्रतीक्षा करने की अनुमति है। प्राथमिकता-आधारित पीड़ित चयन गतिरोध को रोकता है, लेकिन उन लेनदेन को वापस लाता है जो गतिरोध नहीं हैं। समस्या यह है कि लेन-देन को कई बार वापस लिया जा सकता है क्योंकि... कोई पुराना लेनदेन संसाधन को लंबे समय तक रोक कर रख सकता है।

गतिरोध की समस्या का निराशावादी समाधान गतिरोध का जोखिम होने पर लेनदेन को निष्पादित करने की अनुमति नहीं देता है।

गतिरोध का पता लगाने के लिए, एक ग्राफ का निर्माण किया जाता है (वेटिंग ग्राफ, वेट-फॉर-ग्राफ), जिसके कोने लेनदेन होते हैं, और किनारों को डेटा जारी होने की प्रतीक्षा कर रहे लेनदेन से उस लेनदेन तक निर्देशित किया जाता है जिसने इस डेटा को कैप्चर किया है। यदि ग्राफ़ में लूप है तो गतिरोध उत्पन्न हुआ माना जाता है। प्रतीक्षा ग्राफ़ बनाना, विशेष रूप से वितरित डेटाबेस में, एक महंगी प्रक्रिया है।

दो-चरण लॉकिंग - लेनदेन की शुरुआत में लेनदेन द्वारा उपयोग किए गए सभी संसाधनों को जब्त करके और अंत में उन्हें जारी करके गतिरोध को रोकता है

सभी ब्लॉकिंग ऑपरेशन पहले अनलॉकिंग से पहले होने चाहिए। इसके दो चरण हैं - बढ़ते चरण, जिसके दौरान पकड़ें जमा होती हैं, और सिकुड़न चरण, जिसके दौरान पकड़ें छूटती हैं। यदि संसाधनों में से किसी एक पर कब्जा करना असंभव है, तो लेनदेन फिर से शुरू होता है। यह संभव है कि एक लेनदेन आवश्यक संसाधनों को प्राप्त करने में सक्षम नहीं होगा, उदाहरण के लिए, यदि कई लेनदेन समान संसाधनों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं।

दो-चरणीय कमिट यह सुनिश्चित करती है कि कमिट सभी डेटाबेस प्रतिकृतियों पर निष्पादित हो

प्रत्येक डेटाबेस उस डेटा के बारे में जानकारी दर्ज करता है जिसे लॉग में बदला जाएगा और समन्वयक ओके (वोटिंग चरण) को जवाब देगा। सभी के ठीक जवाब देने के बाद, समन्वयक एक संकेत भेजता है जो सभी को प्रतिबद्ध होने के लिए बाध्य करता है। प्रतिबद्ध होने के बाद, सर्वर ठीक प्रतिक्रिया देते हैं; यदि कम से कम एक भी ठीक प्रतिक्रिया नहीं देता है, तो समन्वयक सभी सर्वरों (समापन चरण) में परिवर्तनों को रद्द करने के लिए एक संकेत भेजता है।

टाइमस्टैम्प विधि

किसी युवा लेनदेन से जुड़े डेटा तक पहुंचने का प्रयास करते समय पुराने लेनदेन को वापस ले लिया जाता है

प्रत्येक लेनदेन को एक टाइमस्टैम्प सौंपा गया है TS निष्पादन के प्रारंभ समय के अनुरूप। अगर Ti वरिष्ठ Tj, तो टीएस(तिवारी) < टीएस(टीजे).

जब किसी लेन-देन को वापस लाया जाता है, तो उसे एक नया टाइमस्टैम्प सौंपा जाता है। प्रत्येक डेटा ऑब्जेक्ट Q लेन-देन में शामिल को दो लेबलों से चिह्नित किया गया है। डब्ल्यू-टीएस(क्यू) - सबसे कम उम्र के लेनदेन का टाइमस्टैम्प जिसने सफलतापूर्वक एक रिकॉर्ड पूरा किया Q. आर-टीएस(क्यू) - सबसे कम उम्र के लेन-देन का टाइमस्टैम्प, जिस पर रीड रिकॉर्ड निष्पादित किया गया Q.

जब लेन-देन T डेटा पढ़ने का अनुरोध Q दो विकल्प हैं.

अगर टीएस(टी) < डब्ल्यू-टीएस(क्यू), यानी, डेटा को एक छोटे लेनदेन, फिर लेनदेन द्वारा अद्यतन किया गया था T वापस लुढ़क जाता है.

अगर टीएस(टी) >= डब्ल्यू-टीएस(क्यू), फिर वाचन किया जाता है और आर-टीएस(क्यू) बन रहा है मैक्स(आर-टीएस(क्यू), टीएस(टी)).

जब लेन-देन T डेटा परिवर्तन का अनुरोध करता है Q दो विकल्प हैं.

अगर टीएस(टी) < आर-टीएस(क्यू), यानी, डेटा पहले से ही एक युवा लेनदेन द्वारा पढ़ा जा चुका है और यदि कोई बदलाव किया जाता है, तो एक विरोध उत्पन्न होगा। लेन-देन T वापस लुढ़क जाता है.

अगर टीएस(टी) < डब्ल्यू-टीएस(क्यू), अर्थात्, लेन-देन एक नए मान को अधिलेखित करने का प्रयास करता है, लेन-देन टी को वापस ले लिया जाता है। अन्य मामलों में, परिवर्तन किया जाता है और डब्ल्यू-टीएस(क्यू) बराबर हो जाता है टीएस(टी).

किसी महंगे प्रतीक्षा ग्राफ़ निर्माण की आवश्यकता नहीं है। पुराने लेन-देन नए लेन-देन पर निर्भर करते हैं, इसलिए प्रतीक्षा ग्राफ़ में कोई चक्र नहीं होता है। कोई गतिरोध नहीं है क्योंकि लेन-देन के लिए प्रतीक्षा नहीं की जाती बल्कि तुरंत वापस ले लिया जाता है। व्यापक रोलबैक संभव हैं. अगर Ti लुढ़क गया और Tj मैंने वह डेटा पढ़ा जो मैंने बदला था Ti, तो Tj भी वापस लेना चाहिए. यदि उसी समय Tj पहले ही प्रतिबद्ध हो चुका है, तो स्थिरता के सिद्धांत का उल्लंघन होगा।

कैस्केडिंग रोलबैक के समाधानों में से एक। एक लेनदेन अंत में सभी लेखन कार्यों को पूरा करता है, और अन्य लेनदेन को उस ऑपरेशन के पूरा होने तक इंतजार करना होगा। लेन-देन पढ़ने से पहले प्रतिबद्ध होने की प्रतीक्षा करते हैं।

थॉमस राइट रूल - टाइमस्टैम्प विधि का एक रूपांतर जिसमें किसी युवा लेनदेन द्वारा अपडेट किए गए डेटा को किसी पुराने लेनदेन द्वारा अधिलेखित किए जाने से प्रतिबंधित किया जाता है

लेन-देन T डेटा परिवर्तन का अनुरोध करता है Q। अगर टीएस(टी) < डब्ल्यू-टीएस(क्यू), अर्थात्, लेन-देन एक नए मान को अधिलेखित करने का प्रयास करता है, लेन-देन टी को टाइमस्टैम्प विधि की तरह वापस नहीं लाया जाता है।

स्रोत: www.habr.com