व्यवहार आणि त्यांची नियंत्रण यंत्रणा

व्यवहार

व्यवहार हा डेटावरील ऑपरेशन्सचा एक क्रम आहे ज्याची सुरुवात आणि शेवट आहे.

व्यवहार म्हणजे वाचन आणि लेखन ऑपरेशन्सची अनुक्रमिक अंमलबजावणी. व्यवहाराचा शेवट एकतर बदल जतन करणे (कमिट) किंवा बदल रद्द करणे (रोलबॅक) असू शकते. डेटाबेसच्या संबंधात, व्यवहारामध्ये अनेक विनंत्या असतात ज्या एकल विनंती म्हणून मानल्या जातात.

व्यवहारांनी ACID गुणधर्म पूर्ण करणे आवश्यक आहे

आण्विकता. व्यवहार एकतर पूर्णपणे पूर्ण झाला आहे किंवा अजिबात नाही.

सुसंगतता. व्यवहार पूर्ण करताना, डेटावर लादलेल्या निर्बंधांचे (उदाहरणार्थ, डेटाबेसमधील मर्यादा) उल्लंघन केले जाऊ नये. सुसंगतता सूचित करते की प्रणाली एका योग्य स्थितीतून दुसर्‍या योग्य स्थितीत हस्तांतरित केली जाईल.

अलगीकरण. समांतर चालणारे व्यवहार एकमेकांवर प्रभाव टाकू नयेत, उदाहरणार्थ, दुसर्‍या व्यवहाराद्वारे वापरलेला डेटा बदला. समांतर व्यवहार अंमलात आणण्याचे परिणाम समान असले पाहिजे जर व्यवहार क्रमाने चालवले गेले.

टिकाव. एकदा वचनबद्ध झाल्यानंतर बदल गमावू नयेत.

व्यवहार लॉग

लॉग व्यवहारांद्वारे केलेले बदल संचयित करतो, सिस्टम अयशस्वी झाल्यास डेटाची अणू आणि स्थिरता सुनिश्चित करतो

लॉगमध्ये डेटामध्ये व्यवहाराद्वारे बदलण्यापूर्वी आणि नंतर असलेली मूल्ये असतात. राईट-अहेड लॉग स्ट्रॅटेजीमध्ये सुरू होण्यापूर्वी मागील मूल्यांबद्दल आणि व्यवहार पूर्ण झाल्यानंतर अंतिम मूल्यांबद्दल लॉग एंट्री जोडणे आवश्यक आहे. सिस्टम अचानक बंद झाल्यास, डेटाबेस उलट क्रमाने लॉग वाचतो आणि व्यवहारांद्वारे केलेले बदल रद्द करतो. व्यत्यय आणलेल्या व्यवहाराचा सामना केल्यावर, डेटाबेस ते कार्यान्वित करतो आणि लॉगमध्ये त्याबद्दल बदल करतो. अपयशाच्या वेळी राज्यात असल्याने, डेटाबेस लॉग इन फॉरवर्ड ऑर्डर वाचतो आणि व्यवहारांद्वारे केलेले बदल परत करतो. अशा प्रकारे, आधीच वचनबद्ध झालेल्या व्यवहारांची स्थिरता आणि व्यत्यय आणलेल्या व्यवहाराची अणुत्व जपली जाते.

केवळ अयशस्वी व्यवहार पुन्हा कार्यान्वित करणे पुनर्प्राप्तीसाठी पुरेसे नाही.

उदाहरण. वापरकर्त्याच्या खात्यात $500 आहेत आणि वापरकर्त्याने ते एटीएममधून काढण्याचा निर्णय घेतला. दोन व्यवहार सुरू आहेत. पहिला शिल्लक मूल्य वाचतो आणि शिल्लक वर पुरेसा निधी असल्यास, ते वापरकर्त्याला पैसे जारी करते. दुसरा शिल्लकमधून आवश्यक रक्कम वजा करतो. समजा सिस्टम क्रॅश झाला आणि पहिले ऑपरेशन अयशस्वी झाले, परंतु दुसरे केले. या प्रकरणात, आम्ही सकारात्मक शिल्लक असलेल्या सिस्टमला त्याच्या मूळ स्थितीत परत केल्याशिवाय वापरकर्त्याला पैसे पुन्हा जारी करू शकत नाही.

इन्सुलेशन पातळी

वचनबद्ध वाचा

डर्टी रीड समस्या अशी आहे की व्यवहार दुसर्‍या व्यवहाराचा मध्यवर्ती निकाल वाचू शकतो.

उदाहरण. प्रारंभिक शिल्लक मूल्य $0 आहे. T1 तुमच्या शिल्लक मध्ये $50 जोडते. T2 शिल्लक मूल्य ($50) वाचते. T1 बदल टाकून देतो आणि बाहेर पडतो. T2 चुकीच्या शिल्लक डेटासह अंमलबजावणी सुरू ठेवते.

उपाय म्हणजे निश्चित डेटा वाचणे (Read Committed), जे व्यवहाराद्वारे बदललेला डेटा वाचण्यास प्रतिबंधित करते. जर व्यवहार A ने डेटाचा विशिष्ट संच बदलला असेल, तर व्यवहार B, या डेटामध्ये प्रवेश करताना, व्यवहार A पूर्ण होण्याची प्रतीक्षा करण्यास भाग पाडले जाते.

पुनरावृत्ती करण्यायोग्य वाचा

गमावलेली अद्यतने समस्या. T1 T2 च्या बदलांच्या शीर्षस्थानी बदल वाचवतो.

उदाहरण. प्रारंभिक शिल्लक मूल्य $0 आहे आणि दोन व्यवहार एकाच वेळी शिल्लक पुन्हा भरतात. T1 आणि T2 ची शिल्लक $0 वाचते. T2 नंतर $200 ते $0 जोडते आणि परिणाम वाचवते. T1 $100 ते $0 जोडते आणि परिणाम वाचवते. अंतिम परिणाम $100 ऐवजी $300 आहे.

पुनरावृत्ती न होणारी वाचन समस्या. समान डेटा वारंवार वाचल्याने भिन्न मूल्ये मिळतात.

उदाहरण. T1 $0 चे शिल्लक मूल्य वाचते. T2 नंतर शिल्लक मध्ये $50 जोडते आणि संपते. T1 डेटा पुन्हा वाचतो आणि मागील निकालासह विसंगती शोधतो.

पुनरावृत्ती करण्यायोग्य वाचन हे सुनिश्चित करते की दुसरा वाचन समान परिणाम देईल. व्यवहार पूर्ण होईपर्यंत एका व्यवहाराद्वारे वाचलेला डेटा इतरांमध्ये बदलला जाऊ शकत नाही. जर व्यवहार A ने डेटाचा विशिष्ट संच वाचला असेल, तर व्यवहार B, या डेटामध्ये प्रवेश करताना, व्यवहार A पूर्ण होण्याची प्रतीक्षा करण्यास भाग पाडले जाते.

क्रमबद्ध वाचन (सिरियलाइज करण्यायोग्य)

फॅंटम रीड्स समस्या. एका विशिष्ट स्थितीवर आधारित डेटा निवडणाऱ्या दोन क्वेरी भिन्न मूल्ये देतात.

उदाहरण. T1 सर्व वापरकर्त्यांची संख्या विनंती करते ज्यांची शिल्लक $0 पेक्षा जास्त आहे परंतु $100 पेक्षा कमी आहे. T2 $1 शिल्लक असलेल्या वापरकर्त्याकडून $101 वजा करते. T1 विनंती पुन्हा जारी करते.

ऑर्डर केलेले वाचन (सिरियलाइज करण्यायोग्य). व्यवहार पूर्णत: अनुक्रमिक म्हणून अंमलात आणले जातात. विनंतीच्या अटींमध्ये येणारे रेकॉर्ड अद्यतनित करणे किंवा जोडणे प्रतिबंधित आहे. जर व्यवहार A ने संपूर्ण सारणीवरून डेटाची विनंती केली असेल, तर व्यवहार A पूर्ण होईपर्यंत संपूर्ण सारणी इतर व्यवहारांसाठी गोठविली जाईल.

शेड्युलर

समांतर व्यवहारांदरम्यान ऑपरेशन्स कोणत्या क्रमाने कराव्यात ते सेट करते.

एक निर्दिष्ट स्तर अलगाव प्रदान करते. ऑपरेशन्सचा परिणाम त्यांच्या ऑर्डरवर अवलंबून नसल्यास, अशा ऑपरेशन्स कम्युटेटिव्ह (परम्युटेबल) असतात. वेगवेगळ्या डेटावरील रीडिंग ऑपरेशन्स आणि ऑपरेशन्स कम्युटेटिव्ह असतात. वाचा-लिहा आणि लिहा-लिहा ऑपरेशन्स कम्युटेटिव्ह नाहीत. शेड्युलरचे कार्य समांतर व्यवहारांद्वारे केलेल्या ऑपरेशन्स इंटरलीव्ह करणे आहे जेणेकरून अंमलबजावणीचा परिणाम व्यवहारांच्या अनुक्रमिक अंमलबजावणीच्या समतुल्य असेल.

समांतर नोकऱ्यांवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी यंत्रणा (समांतर नियंत्रण)

आशावादी संघर्ष शोधणे आणि सोडवणे यावर आधारित आहे, निराशावादी संघर्ष उद्भवण्यापासून रोखण्यावर आधारित आहे.

आशावादी दृष्टिकोनात, एकाधिक वापरकर्त्यांकडे डेटाच्या प्रती त्यांच्या विल्हेवाटीवर असतात. संपादन पूर्ण करणारी पहिली व्यक्ती बदल जतन करते, तर इतरांनी बदल विलीन करणे आवश्यक आहे. एक आशावादी अल्गोरिदम संघर्ष होण्यास अनुमती देतो, परंतु प्रणालीने संघर्षातून पुनर्प्राप्त होणे आवश्यक आहे.

निराशावादी दृष्टिकोनासह, डेटा कॅप्चर करणारा पहिला वापरकर्ता इतरांना डेटा प्राप्त करण्यापासून प्रतिबंधित करतो. संघर्ष दुर्मिळ असल्यास, आशावादी रणनीती निवडणे शहाणपणाचे आहे, कारण ते उच्च पातळीचे समानता प्रदान करते.

लॉकिंग

जर एखाद्या व्यवहारात डेटा लॉक केला असेल, तर डेटामध्ये प्रवेश करताना तो अनलॉक होईपर्यंत इतर व्यवहारांनी प्रतीक्षा करावी.

डेटाबेस, टेबल, पंक्ती किंवा विशेषतावर ब्लॉक आच्छादित केला जाऊ शकतो. शेअर केलेले लॉक एकाच डेटावर अनेक व्यवहारांद्वारे लादले जाऊ शकते, सर्व व्यवहार (ज्याने लादले आहे त्यासह) वाचण्यास अनुमती देते, बदल आणि अनन्य कॅप्चर प्रतिबंधित करते. अनन्य लॉक फक्त एका व्यवहाराद्वारे लादले जाऊ शकते, लादणाऱ्या व्यवहाराच्या कोणत्याही क्रियांना अनुमती देते, इतरांच्या कोणत्याही कृती प्रतिबंधित करते.

डेडलॉक अशी परिस्थिती आहे जिथे व्यवहार अनिश्चित काळासाठी प्रलंबित स्थितीत संपतात.

उदाहरण. पहिला व्यवहार दुसऱ्याने कॅप्चर केलेला डेटा रिलीझ होण्याची वाट पाहतो, तर दुसरा पहिल्याद्वारे कॅप्चर केलेला डेटा रिलीझ होण्याची वाट पाहतो.

डेडलॉक समस्येचे आशावादी समाधान डेडलॉक होण्यास अनुमती देते, परंतु नंतर डेडलॉकमध्ये गुंतलेल्या व्यवहारांपैकी एक परत रोल करून सिस्टम पुनर्प्राप्त करते.

ठराविक अंतराने डेडलॉक शोधले जातात. शोध पद्धतींपैकी एक म्हणजे वेळेनुसार, म्हणजे व्यवहार पूर्ण होण्यास बराच वेळ लागल्यास एक गतिरोध निर्माण झाला आहे. जेव्हा डेडलॉक आढळतो, तेव्हा व्यवहारांपैकी एक व्यवहार मागे घेतला जातो, ज्यामुळे डेडलॉकमध्ये गुंतलेले इतर व्यवहार पूर्ण होऊ शकतात. पीडित व्यक्तीची निवड व्यवहारांच्या मूल्यावर किंवा त्यांच्या ज्येष्ठतेवर आधारित असू शकते (थांबा-मरा आणि जखम-प्रतीक्षा योजना).

प्रत्येक व्यवहार T एक टाइमस्टॅम्प नियुक्त केला आहे TS ज्यामध्ये व्यवहार सुरू होण्याची वेळ आहे.

थांबा-मरा.

तर TS(Ti) < TS(Tj)मग Ti प्रतीक्षा करतो, अन्यथा Ti परत फिरते आणि त्याच टाइमस्टॅम्पसह पुन्हा सुरू होते.

जर एखाद्या तरुण व्यवहाराने संसाधन मिळवले असेल आणि जुन्या व्यवहाराने त्याच संसाधनाची विनंती केली असेल, तर जुन्या व्यवहाराला प्रतीक्षा करण्याची परवानगी आहे. जर एखाद्या जुन्या व्यवहाराने संसाधन मिळवले असेल, तर त्या संसाधनाची विनंती करणारा तरुण व्यवहार मागे घेतला जाईल.

घाव-वाट.

तर TS(Ti) < TS(Tj)मग Tj परत फिरते आणि त्याच टाइमस्टॅम्पसह पुन्हा सुरू होते, अन्यथा Ti वाट पाहत आहे.

जर एखाद्या लहान व्यवहाराने संसाधन मिळवले असेल आणि जुन्या व्यवहाराने त्याच संसाधनाची विनंती केली असेल, तर लहान व्यवहार परत केला जाईल. जर एखाद्या जुन्या व्यवहाराने संसाधन प्राप्त केले असेल, तर त्या संसाधनाची विनंती करणाऱ्या तरुण व्यवहाराला प्रतीक्षा करण्याची परवानगी आहे. अग्रक्रम-आधारित बळी निवड डेडलॉक प्रतिबंधित करते, परंतु डेडलॉक नसलेले व्यवहार परत आणते. समस्या अशी आहे की व्यवहार अनेक वेळा परत केले जाऊ शकतात कारण... जुन्या व्यवहारामुळे संसाधन दीर्घकाळ टिकू शकते.

डेडलॉकच्या समस्येचे निराशावादी समाधान एखाद्या व्यवहाराला गतिमान होण्याचा धोका असल्यास कार्यान्वित होण्यास अनुमती देत ​​नाही.

डेडलॉक शोधण्यासाठी, एक आलेख तयार केला जातो (वेटिंग आलेख, वेटिंग फॉर-ग्राफ), ज्याचे शिरोबिंदू व्यवहार आहेत आणि कडा हा डेटा कॅप्चर केलेल्या व्यवहारापर्यंत डेटा रिलीझ होण्याची वाट पाहत असलेल्या व्यवहारांपासून निर्देशित केला जातो. आलेखाला लूप असल्यास डेडलॉक झाल्याचे मानले जाते. प्रतीक्षा आलेख तयार करणे, विशेषतः वितरित डेटाबेसमध्ये, एक महाग प्रक्रिया आहे.

टू-फेज लॉकिंग - व्यवहाराच्या सुरुवातीला व्यवहाराद्वारे वापरलेली सर्व संसाधने जप्त करून आणि शेवटी सोडवून डेडलॉक प्रतिबंधित करते

सर्व ब्लॉकिंग ऑपरेशन्स पहिल्या अनलॉकिंगच्या आधी असणे आवश्यक आहे. त्याचे दोन टप्पे आहेत - वाढणारा टप्पा, ज्या दरम्यान पकड जमा होतात आणि संकुचित अवस्था, ज्या दरम्यान पकड सोडल्या जातात. संसाधनांपैकी एक हस्तगत करणे अशक्य असल्यास, व्यवहार पुन्हा सुरू होतो. हे शक्य आहे की एक व्यवहार आवश्यक संसाधने प्राप्त करण्यास सक्षम होणार नाही, उदाहरणार्थ, अनेक व्यवहार समान संसाधनांसाठी स्पर्धा करत असल्यास.

दोन-फेज कमिट हे सुनिश्चित करते की कमिट सर्व डेटाबेस प्रतिकृतींवर कार्यान्वित केले जाते

प्रत्येक डेटाबेस डेटाबद्दल माहिती प्रविष्ट करतो जो लॉगमध्ये बदलला जाईल आणि समन्वयक ओके (मतदान टप्पा) ला प्रतिसाद देतो. सर्वांनी ओके प्रतिसाद दिल्यानंतर, समन्वयक प्रत्येकाला वचनबद्ध करण्यासाठी एक सिग्नल पाठवतो. कमिट केल्यानंतर, सर्व्हर ओके प्रतिसाद देतात; जर किमान एकाने ओके प्रतिसाद दिला नाही, तर समन्वयक सर्व सर्व्हरमधील बदल रद्द करण्यासाठी सिग्नल पाठवतो (पूर्णता टप्पा).

टाइमस्टॅम्प पद्धत

एखाद्या तरुण व्यवहाराद्वारे गुंतलेल्या डेटामध्ये प्रवेश करण्याचा प्रयत्न करताना जुना व्यवहार मागे घेतला जातो

प्रत्येक व्यवहाराला एक टाइमस्टॅम्प नियुक्त केला जातो TS अंमलबजावणीच्या प्रारंभ वेळेशी संबंधित. तर Ti जुने Tjमग TS(Ti) < TS(Tj).

जेव्हा एखादा व्यवहार परत आणला जातो तेव्हा त्याला नवीन टाइमस्टॅम्प नियुक्त केला जातो. प्रत्येक डेटा ऑब्जेक्ट Q व्यवहारात सहभागी दोन लेबलांनी चिन्हांकित केले आहे. W-TS(Q) — सर्वात तरुण व्यवहाराचा टाइमस्टॅम्प ज्याने एक रेकॉर्ड ओव्हर यशस्वीरित्या पूर्ण केला Q. R-TS(Q) — सर्वात तरुण व्यवहाराचा टाइमस्टॅम्प ज्याने रीड रेकॉर्ड चालू केले Q.

जेव्हा व्यवहार T डेटा वाचण्याची विनंती Q दोन पर्याय शक्य आहेत.

तर TS(T) < W-TS(Q), म्हणजे, डेटा एका तरुण व्यवहाराद्वारे अद्यतनित केला गेला, नंतर व्यवहार T परत आणतो.

तर TS(T) >= W-TS(Q), नंतर वाचन केले जाते आणि R-TS(Q) होते MAX(R-TS(Q), TS(T)).

जेव्हा व्यवहार T डेटा बदलांची विनंती करतो Q दोन पर्याय शक्य आहेत.

तर TS(T) < R-TS(Q), म्हणजे, डेटा आधीच एका तरुण व्यवहाराद्वारे वाचला गेला आहे आणि जर बदल केला गेला तर, संघर्ष उद्भवेल. व्यवहार T परत आणतो.

तर TS(T) < W-TS(Q), म्हणजे, व्यवहार नवीन मूल्य ओव्हरराइट करण्याचा प्रयत्न करतो, व्यवहार T परत आणला जातो. इतर प्रकरणांमध्ये, बदल चालते आणि W-TS(Q) समान होते TS(T).

कोणतेही महाग वेटिंग आलेख बांधकाम आवश्यक नाही. जुने व्यवहार नवीन व्यवहारांवर अवलंबून असतात, त्यामुळे प्रतीक्षा आलेखामध्ये कोणतेही चक्र नाहीत. कोणतेही डेडलॉक नाहीत कारण व्यवहारांची प्रतीक्षा केली जात नाही परंतु लगेच परत आणली जाते. कॅस्केडिंग रोलबॅक शक्य आहेत. तर Ti दूर आणले आणि Tj मी बदललेला डेटा मी वाचला Tiमग Tj परत देखील रोल केले पाहिजे. जर त्याच वेळी Tj आधीच वचनबद्ध केले गेले आहे, नंतर स्थिरतेच्या तत्त्वाचे उल्लंघन होईल.

कॅस्केडिंग रोलबॅकसाठी उपायांपैकी एक. व्यवहार शेवटी सर्व लेखन ऑपरेशन्स पूर्ण करतो आणि इतर व्यवहारांनी ते ऑपरेशन पूर्ण होण्याची प्रतीक्षा करणे आवश्यक आहे. व्यवहार वाचण्यापूर्वी वचनबद्ध होण्याची प्रतीक्षा करा.

थॉमस लेखन नियम - टाइमस्टॅम्प पद्धतीचा एक फरक ज्यामध्ये लहान व्यवहाराद्वारे अद्यतनित केलेला डेटा मोठ्या व्यक्तीद्वारे अधिलिखित करण्यापासून प्रतिबंधित आहे

व्यवहार T डेटा बदलांची विनंती करतो Q. जर TS(T) < W-TS(Q), म्हणजे, व्यवहार नवीन मूल्य ओव्हरराइट करण्याचा प्रयत्न करतो, टाइमस्टॅम्प पद्धतीप्रमाणे व्यवहार T परत केला जात नाही.

स्त्रोत: www.habr.com