CLASE 5

ADMINISTRACIÓN DE BASE DE DATOS

MANEJO DE TRANSACCIONES

AUTORES:

Prof. Roxydel Dulcey

Prof. Josué Ramírez

Marzo, 2011

Sistemas de procesamiento de transacciones

� Son sistemas con grandes base de datos y cientos de usuarios concurrentes que están ejecutando transacciones de base de datos.

� Ejemplos: sistemas de reservas, banca, proceso de tarjetas de crédito, mercado de valores, cajas de supermercados, entre otros.

Sistemas de procesamiento de transacciones

� Estos sistemas requieren:

� Alta disponibilidad.

� Tiempo de respuesta adecuado para atender a cientos de usuarios concurrentes.

Concurrencia intercalada

Transacción

� Es una unidad lógica de procesamiento de la base de datos que incluye una o más operaciones de acceso a la base de datos, que pueden ser de inserción, eliminación, modificación o recuperación.

Transacción

� Las operaciones de la base de datos que forman una transacción pueden estar insertadas dentro de un programa de aplicación o se pueden especificar de forma interactiva a través de un lenguaje de consulta de alto nivel como SQL.

Transacción

� Las transacciones pueden delimitarse con las sentencias explícitas:

� Begin transaction

� End transaction.

Transacción

� Las operaciones básicas de acceso a la base de datos que una transacción puede incluir son:

� Read (x).

� Write (x).

Transacción

� Read (x): lee un elemento de la base de datos llamado ‘x’ y lo coloca en una variable de programa.

� Write (x): escribe el valor de la variable de programa en el elemento de la base de datos llamado ‘x’.

Bloque

� Es la unidad básica de transferencia de datos del disco a la memoria principal del computador.

Pasos de las operaciones Read (x) y Write (x)

� Un bloque del buffer se graba en disco:

� Porque el gestor de buffer necesita espacio de memoria para otros propósitos.

� O porque el SGBD desea reflejar el cambio hecho a ‘x’ en el disco.

Ejemplos de transacciones

� Una transacción deberá incluir funciones read(x) y write (x) para tener acceso y actualizar la base de datos:

Concurrencia

� Las transacciones de los usuarios se podrían ejecutar de manera concurrente y podrían acceder y actualizar los mismos elementos de la BD.

Concurrencia

� Si esta ejecución concurrente no se controla, puede provocar problemas tales como que la base de datos no sea consistente.

� Por esta razón son necesarios mecanismos para el control de concurrencia.

Concurrencia

� A continuación 3 de los problemas que pueden presentarse:

� Actualización perdida.

� Actualización temporal (o lectura sucia).

� Resumen incorrecto.

Ejemplo

� Sistema de BD de reservas en una línea aérea.

Ejemplo

� T1: transfiere N reservas de un vuelo, cuyo número de asientos reservados estáalmacenado en el elemento de la BD llamado X, a otro vuelo, cuyo número de asientos reservados está almacenado en el elemento de la BD llamado Y.

Ejemplo

� T2: reserva M asientos en el primer vuelo (X).

Actualización perdida

� Esto ocurre cuando las transacciones que tienen acceso a los mismos elementos de la BD tienen sus operaciones intercaladas de modo que hacen incorrecto el valor de algún elemento.

� T1 y T2 se introducen al mismo tiempo y sus operaciones se intercalan.

Actualización perdida

Actualización perdida

� El valor final del elemento X es incorrecto, porque T2 lee el valor de X ANTES de que T1 lo modifique en la BD, con lo que se pierde el valor actualizado que resulta de T1.

Actualización perdida

� Si X=80 al principio, N=5 (T1 transfiere 5 reservas de asientos del vuelo que corresponde a X al vuelo que corresponde a Y) y M=4 (T2 reserva 4 asientos en X), el resultado final debería ser X=79, pero es X=84, porque la actualización de T1 que eliminó 5 asientos de X se ha perdido.

Actualización temporal (o lectura sucia)

� Esto ocurre cuando una transacción actualiza un elemento de la BD y luego la transacción falla por alguna razón. Otra transacción tiene acceso al elemento actualizado antes de que se restaure a su valor original.

� T1 actualiza el elemento X y después falla antes de completarse, así que el sistema debe cambiar X otra vez a su valor original.

Actualización temporal (o lectura sucia)

� Antes de que pueda hacerlo, la transacción T2 lee el valor “temporal” de X, que no se grabará permanentemente en la BD debido al fallo de T1.

� El valor que T2 lee de X se llama dato sucio, porque fue creado por una transacción que no se ha completado ni confirmado todavía.

Actualización temporal (o lectura sucia)

Resumen incorrecto

� Si una transacción está calculando una función agregada de resumen sobre varios registros mientras otras transacciones están actualizando algunos de ellos, puede ser que la función agregada calcule algunos valores antes de que se actualicen y otros después de actualizarse.

Resumen incorrecto

� Por ejemplo, una transacción T3 estácalculando el número total de reservas de todos los vuelos; mientras se está ejecutando T1.

Resumen incorrecto

Por qué es necesaria la recuperación

� Siempre que se introduce una transacción a un SGBD para ejecutarla, el sistema tiene que asegurarse de que:

� Todas las operaciones de la transacción se realicen con éxito y su efecto quede registrado permanentemente en la BD.

Por qué es necesaria la recuperación

� Que la transacción no tenga efecto alguno sobre la BD ni sobre otra transacción, si es que no se completa o falla.

Tipos de fallos

� Caída del Sistema: durante la ejecución de la transacción se produce un error de hardware, software o red.

� Error de transacción o del sistema: alguna operación de la transacción puede hacer que ésta falle (overflow) o errores de lógica.

Tipos de fallos

� Errores locales o condiciones de excepción: puede que no se encuentren los datos para la transacción, por ejemplo: saldo insuficiente. Ésta podría programarse y no ser un tipo de fallo.

Tipos de fallos

� Imposición de control de concurrencia: el método de control de concurrencia puede decidir que se aborte la transacción, porque viola la seriabilidad o porque varias transacciones de encuentran en un abrazo mortal o deadlock (varias transacciones “pelean” por el mismo recurso).

Tipos de fallos

� Fallo del disco: algunos bloques de disco pueden perder sus datos por un mal funcionamiento de lectura o de escritura o por un fallo de un cabezal de lectura/escritura.

Tipos de fallos

� Problemas físicos y Catástrofes: algunos de éstos pueden ser interrupción de la energía eléctrica, incendio, robo, sabotaje, sobreescritura de discos por error, terremotos, entre otros.

Estados de Transacciones

� Una transacción es una unidad atómica de trabajo que se realiza por completo o bien no se efectúa en absoluto.

Estados de Transacciones

� El componente del sistema encargado de lograr la atomicidad se conoce como administrador de transacciones y las operaciones COMMIT (comprometer) y ROLLBACK (retroceder) son la clave de su funcionamiento.

Estados de Transacciones

� La operación COMMIT señala el término exitoso de la transacción: le dice al administrador de transacciones que se ha finalizado con éxito una unidad lógica de trabajo, que la base de datos está o debería estar de nuevo en un estado consistente y que se pueden comprometer, o hacer permanentes todas las modificaciones efectuadas por esa unidad de trabajo.

Estados de Transacciones

� La operación ROLLBACK, en cambio, señala el término no exitoso de la transacción: le dice al administrador de transacciones que algo saliómal, que la base de datos podría estar en un estado inconsistente y que todas las modificaciones efectuadas hasta el momento por la unidad lógica de trabajo deben retroceder o anularse.

Propiedades deseables en las Transacciones (ACID)

� Atomicidad: una transacción es una unidad atómica de procesamiento; o bien se realiza por completo o no se realiza en absoluto.

Propiedades deseables en las Transacciones (ACID)

� Conservación de la consistencia: una transacción conserva la consistencia si su ejecución completa lleva la base de datos de un estado consistente a otro.

Propiedades deseables en las Transacciones (ACID)

� Aislamiento (en inglés Isolation): una transacción debería parecer que se estáejecutando de forma aislada de las demás transacciones. Es decir, la ejecución de una transacción no debería interferir con otras transacciones que se ejecuten concurrentemente.

Propiedades deseables en las Transacciones (ACID)

� Durabilidad o permanencia: los cambios aplicados a la base de datos por una transacción confirmada deben perdurar en la base de datos.

Registros del Diario (log)

Ejemplo de transacción en

Postgres