Datenbanken Konsistenz und Mehrnutzerbetrieb III

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1 Datenbanken Konsistenz und Mehrnutzerbetrieb III 1. Oracle Architektur! Komponenten des Oracle Servers! Zugriff über Netzwerk 2. Zugriffsrechte! Starten und Schließen der Datenbank! Nutzer und Rollen! Objekt- und Systemprivilegien 3. Transaktionen! Eigenschaften und Ablauf von Transaktionen! Transaktionssteuerung! Verarbeitung von SQL durch den Server Dr. Frank Haney 1

2 Transaktionen allgemein Redo - Recovery Beginn Undo - Rollback Ende konsistent potentiell inkonsistent Transaktion konsistent implizit explizit INSERT UPDATE DELETE SELECT FOR UPDATE SET TRANSACTION COMMIT ROLLBACK Dr. Frank Haney 2

3 ACID-Forderungen Atomicity Consistency Isolation Durability Transaktion bildet eine Einheit, die nur als Ganzes Einfluß auf die DB hat Datenbank wird aus einem konsistenten in einen konsistenten Zustand überführt Parallele Transaktionen dürfen sich nicht beeinflussen Abgeschlossene Transaktionen müssen dauerhaft sein Dr. Frank Haney 3

4 Realisierung der ACID-Forderungen!Online Redo-Log-Dateien protokollieren Änderungen am Datenbestand (Insert, Update, Delete)!Checkpoints sichern den Gesamtbestand der Datenbank!Archivierte Redo-Log-Dateien ermöglichen zeitnahes Recovery bei Hardwarefehlern!Rollbacksegmente bzw. Undo-Tablespaces sichern Lesekonsistenz durch Speicherung des Before-Image!Transaktionssteuerung sichert die Isolation!Sperren verhindern destruktive Interaktionen zwischen Transaktionen, die die gleiche Ressource verwenden Dr. Frank Haney 4

5 LGWR, Log-Switches und Checkpoints Dr. Frank Haney 5

6 Redo Log Buffer und Logwriter (LGWR)! Oracle Server schreibt alle an der Datenbank durchgeführten Änderungen in den Redo Log Buffer. Dieser wird zyklisch überschrieben.! Der LGWR schreibt die Redo-Einträge in die aktuelle Redo Log-Gruppe, wenn eine Transaktion festgeschrieben wird (COMMIT), der Log Buffer zu einem Drittel gefüllt ist, mehr als 1MB geänderte Daten im Log Buffer sind, ein Timeout auftritt (alle 3 Sekunden) und bevor der DWBR geänderte Blöcke schreibt. Dr. Frank Haney 6

7 Online Redo Log Files* Logswitches * Minimum: 2 Gruppen, je 1 Member Dr. Frank Haney 7

8 Checkpoints! DWBR schreibt alle dirty Blöcke im Database Buffer Cache in die Datendateien.! CKPT aktualisiert die Header aller Daten- und Kontrolldateien! Ein Checkpoint tritt auf, wenn ein Logswitch erfolgt, die Instanz mit NORMAL, TRANSACTIONAL und IMMEDIATE heruntergefahren, er durch Initialisierungsparameter erzwungen oder manuell angefordert wird. (ALTER SYSTEM CHECKPOINT) Dr. Frank Haney 8

9 Aufgaben der Rollback-Segmente (Instanz) Dr. Frank Haney 9

10 Transaktions-Rollback Dr. Frank Haney 10

11 Lesekonsistenz Vergleich der SCN Dr. Frank Haney 11

12 Isolierungsstufen sichern Lesekonsistenz Isolationsstufe nach SQL92 Dirty Read Nonrepeatable Read Phantom Read Read uncommitted möglich möglich möglich Read committed unmöglich möglich möglich Repeatable read unmöglich unmöglich möglich Serializable unmöglich unmöglich unmöglich in Oracle implementiert Dr. Frank Haney 12

13 Explizite Steuerung der Lesekonsistenz SET TRANSACTION [READ WRITE READ ONLY ISOLATION LEVEL {READ COMMITTED SERIALIZABEL}]; Dr. Frank Haney 13

14 Lesekonsistenz auf Statement-Ebene* * READ WRITE ist DEFAULT! Dr. Frank Haney 14

15 Lesekonsistenz auf Transaktionsebene Beendet explizit gesetzte Transaktion Dr. Frank Haney 15

16 Isolationsstufe Read Committed* * READ COMMITTED ist DEFAULT! Dr. Frank Haney 16

17 Isolationsstufe Serializable Dr. Frank Haney 17

18 Sperren 1!Ziele: niedrigst möglicher Restriktionsgrad höchst mögliche Konkurrenz niedrigst mögliche Granularität (Zeile) keine Eskalation von Sperren (Zeile >> Tabelle) vollautomatisch, aber manuelle Änderung möglich!sperrarten: EXCLUSIVE: erforderlich zum Ändern von Daten oder Objekten SHARED: verhindert exklusiven Zugriff durch andere Session!Sperrdauer: Dauer der Transaktion (COMMIT, ROLLBACK, implizites COMMIT bei DDL) Dr. Frank Haney 18

19 Sperren 2!DML-Locks: sperren und schützen Daten TX: Zeilensperre - immer Exklusiv keine Eskalation zur Tabellensperre Leser brauchen nicht auf Schreiber zu warten Schreiber brauchen nicht auf Leser zu warten Schreiber warten auf Schreiber der selben Zeilen immer automatisch vom Oracle-Server gesetzt implizite Tabellensperre gegen konfliktträchtige DDL TM: Tabellensperre - verschiedene Sperrmodi wählbar!ddl-locks: sperren und schützen Schemaobjekte EXCLUSIVE: verhindert konfliktträchtige DDL SHARED: dito, aber ähnliche DDL erlaubt!latches: sperren und schützen interne Speicherstrukturen Serialisierungsmechanismen auf niederer Ebene (SGA) Dr. Frank Haney 19

20 Tabellensperren - Syntax!Tabellensperren (TM): ROW SHARE TABLE LOCK (RS) ROW EXCLUSIVE TABLE LOCK (RX) -ist DEFAULT SHARE TABLE LOCK (S) SHARE ROW EXCLUSIVE TABLE LOCK (SRX) EXCLUSIVE TABLE LOCK (X)!Syntax: LOCK TABLE schema.table IN {ROW SHARE ROW EXCLUSIVE SHARE SHARE ROW EXCLUSIVE EXCLUSIVE} MODE [NOWAIT]; Dr. Frank Haney 20

21 Tabellensperren Übersicht Sperrmodus Von Transaktion 1 gesetzt mit Für Transaktion 2 erlaubt Für Transaktion 2 verboten ROW SHARE TABLE LOCK (RS) SFU LT RS S, I, U, D, SFU LT IN RS, RX, SRX LT IN X ROW EXCLUSIVE TABLE LOCK (RX) I, U, D LT IN RX S, I, U, D, SFU LT IN RS, RX LT IN S, SRX, X SHARE TABLE LOCK (S) LT IN S S, SFU LT IN RS, S I, U, D LT IN RX, SRX, X SHARE ROW EXCLUSIVE TABLE LOCK (SRX) LT IN SRX S, SFU LT IN RS I, U, D LT IN RX, S, SRX, X EXCLUSIVE TABLE LOCK (X) LT IN X S I, U, D, SFU LT IN RS, RX, S, SRX, X S = SELECT; SFU = SELECT FOR UPDATE; I = INSERT; U = UPDATE; D = DELETE LT IN = LOCK TABLE IN... MODE Dr. Frank Haney 21

22 Deadlocks Statement level rollback Dr. Frank Haney 22

23 Bearbeiten von Abfragen (SELECT) Parse Execute Fetch Dr. Frank Haney 23

24 DML-Verarbeitung 1. SP liest bei Bedarf Daten- und Rollback-Blöcke in den Cache 2. SP setzt Sperren auf die Zeilen, die geändert werden sollen 3. SP protokolliert Änderungen im Redo Log Buffer 4. SP speichert Before Image im Rollback-Block und aktualisiert den Datenblock Dr. Frank Haney 24

25 Commit-Verarbeitung 1. SP schreibt Commit-Datensatz mit SCN in den Redo Log Buffer 2. LGWR schreibt fortlaufend bis einschließlich Commit- Datensatz in die Redo Log Dateien - Änderungen sind sicher 3. SP informiert Benutzer über Ausführung des Commit 4. SP gibt Ressourcen frei Dr. Frank Haney 25

26 Fehlerarten und ihre Beseitigung Anweisung (Syntax) Benutzerprozeß (Session) Benutzer (Transaktion) Server (Instanz) Hardware (Head Crash) Statement Level Rollback, Fehlermeldung auswerten und Anweisung korrigieren Transaction Rollback, Before Image wird wiederhergestellt (PMON) Point In Time Recovery setzt Datenbank in einen zeitlich vergangenen Zustand Instance Recovery beim Wiederhochfahren der Instanz (SMON) Media Recovery notwendig, dazu werden Online und archivierte Redo Logs benötigt Dr. Frank Haney 26

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