5.5 Transaktionsverwaltung/Fehlerbehandlung. Transaktionsbegriff - Was ist eine Transaktion - Wozu braucht man Transaktionen - ACID-Eigenschaften

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1 5.5 Transakionsverwalung/Fehlerbehandlung Transakionsbegriff - Was is eine Transakion - Wozu brauch man Transakionen - ACID-Eigenschafen Fehlerszenarien - Klassifikaion - Fehlerursachen Fehlerbehandlungsmaßnahmen - Klassifikaion - Lösungen für verschiedene Fehlerszenarien Seie 220

2 5.5.1 Transakionsbegriff Definiion: eine Transakion is eine - Folge zusammengehöriger Operaionen (SQL-Anweisungen bei relaionalen DBVS) - auf der Daenbank (Lese- und Schreiboperaionen, DML!) - für die gewisse Eigenschafen gelen sollen Bemerkung: - Publizier in den 1970er Jahren durch Jim Gray - Veranschaulichung als "Klammerung" von Operaionen, wird explizi vom Benuzer bzw. der Anwendung gesez - Öffnende Klammer: BOT (Begin of Transacion) - Schließende Klammer: EOT (End of Transacion) COMMIT: Durchführung aller Operaionen sei BOT ROLLBACK: Zurücksezen aller Operaionen sei BOT OP1 OP2 OP3 OP4 OP5 OP6 OP7 OP8 OP9 BOT EOT Seie 221

3 5.5.1 Transakionsbegriff - Operaionen auf Daenbanken finden ausschließlich im Rahmen von Transakionen sa Es gib keine Operaionen "außerhalb" von Transakionen! Im Exremfall veranlass das DBMS die implizie Klammerung, jede Operaion bilde dann eine Transakion für sich (wenig spannend...) OP1 OP2 OP3 OP4 OP5 OP6 OP7 Transakionseigenschafen (ACID-Eigenschafen) - Ersmals formulier von Härder/Reuer 1983 (ACM Compuing Surveys) - ACID: Aomiciy Consisency Isolaion Durabiliy Seie 222

4 5.5.1 Transakionsbegriff Aomariä (A = aomiciy) - Eine Transakion wird enweder komple oder gar nich ausgeführ ("All or nohing"-prinzip) - Genauer: eine Transakion darf nich im "halbferigen" Zusand verbleiben (bei Abbruch, Absurz, ec.), d.h. einige Änderungen auf der Daenbank wurden ausgeführ, andere hingegen nich Konsisenz (C = consisency) - Eine Transakion überführ die Daenbank per Definiion von einem logisch konsisenen Zusand in einen logisch konsisenen Zusand - Logisch konsisener Zusand: alle Inegriäsregeln gelen OP1 OP2 OP3 OP4 OP5 OP6 BOT EOT Daenbank logisch konsisen Daenbank hier möglicherweise inkonsisen Bsp.: Umbuchung von einem Kono auf ein anderes Daenbank logisch konsisen Seie 223

5 5.5.1 Transakionsbegriff Isolaion (I = isolaion) - Ergebnisse innerhalb einer Transakion (durchgeführe DB-Änderungen) werden ers bei EOT nach außen hin sichbar (d.h. für andere, parallel laufende Transakionen im Mehrbenuzerberieb) - Isolaion ermöglich u.a. isolieres Zurücksezen einer Transakion! - Probleme bei unvollsändiger/fehlender Isolaion Los Updae: Verlus gleichzeiiger Änderung paralleler Transakionen Diry Read: Lesen von Daen nich abgeschlossener paralleler Transakionen Nonrepeaable Read: Wiederholes Lesen liefer verschiedene Ergebisse - Lösung: Isolaion level sei SQL-92 Grawanderung zwischen Problemlösung vs. Performance - Beispiel: Transakion T1 buchen Konen um, Transakion T2 lies parallel die Konensände T1 T2 OP1 OP1 OP2 änder... lies ohne Isolaion würde T2 hier inkonsisene Daenbank sehen!! Seie 224

6 5.5.1 Transakionsbegriff Dauerhafigkei (D = durabiliy) - Bei erfolgreichem Ende einer Transakion (COMMIT) müssen die von ihr durchgeführen Änderungen auch nachfolgende Fehlerfälle überleben Fehlerfälle: "Sysemabsurz", Plaen-Crash Überleben kann auch heißen: auomaisch vom DBVS rekonsruierbar - Benuzer muss sich darauf verlassen können, dass seine durchgeführen und mi COMMIT "freigegebenen/fesgeschriebenen" Änderungen auch wirklich Besand haben - Beispiel: Transakion zur Eheschließung, d.h. Änderung des Familiensandes an zwei Personen Nach erfolgreicher Einragung fäll der Srom aus (schleches Omen!) Ehe solle deswegen nich nochmal geschlossen werden müssen! OP1 OP2 OP3 OP4 Fehlersiuaion BOT COMMIT Seie 225

7 5.5.2 Fehlerszenarien Klassifikaion (mi zunehmendem Disaser): - Transakionsversagen - Sysemversagen - Exernspeicherversagen Transakionsversagen (Transacion Failure) - Sympom: Eine einzelne Transakion erreich nich ihr normales Ende (COMMIT) sondern brich vorzeiig ab - Gründe aus Benuzersich: Anwender ha es sich anders überleg (z.b. Reiseplanung beende) Anwender brich ab aufgrund falscher Eingabedaen / Fehler - Gründe aus Sich des DBVS: "Absurz" eines Anwendungsprogramms Timeou beim Anwendungsprogramm (z.b. Verbindungsproblem) Deadlock (Verklemmung) paralleler Transakionen Seie 226

8 5.5.2 Fehlerszenarien Sysemversagen (Sysem Failure, Crash) - Sympom: Das DBVS "sürz ab", d.h. die gesame DB-Verarbeiung wird abrup unerbrochen; alle laufenden und ggf. auch abgeschlossene Transakionen beroffen - Gründe: Fehler in der DBVS-Sofware, Beriebssysem-Fehler Hardware-Versagen (Defek, Sromausfall,...) - Konsequenz: Inhal des Haupspeichers geh verloren (Sysempuffer, Sperrabellen,...), Plaeninhale bleiben jedoch erhalen + inak Exernspeicherversagen (Media Failure) - Sympom: Daenverlus auf Exernspeicher, Daenbank ganz oder eilweise zersör - Gründe: Head Crash, "magneische Alerung", Plaendefeke aller Ar Wie lassen sich die ACID-Eigenschafen (vorallem "A" und "D") rozdem garanieren? Fehlerbehandlungsmaßnahmen (Daenbank-Recovery) Seie 227

9 5.5.3 Fehlerbehandlungsmaßnahmen Fehlerbehandlung für Transakionsversagen - DBVS sez beroffene Transakion auf ihren Anfangszusand zurück, d.h. alle Änderungen am DB-Zusand, die von der Transakion bereis vorgenommen wurden, werden rückgängig gemach (ROLLBACK) Sogenanne R1-Recovery Gewährleisung der Aomariä - Mögliches Vorgehen: DBVS prookollier die Änderungen am Daenbankzusand in Form von before images (z.b. Tupel vor der Modifikaion) und afer images (z.b. Tupel nach der Modifikaion) Speicherung in sogenannen Prookolldaeien (Log) auf der Plae Durchführung eines ROLLBACK mi den before images aus der Prookolldaei auomaisch vom DBVS möglich - Konsequenz: Aufwand zur Verwalung der Log-Daei Redundanz erforderlich! Seie 228

10 5.5.3 Fehlerbehandlungsmaßnahmen Fehlerbehandlung für Sysemversagen - Beispielszenario: T1 T2 T3 T4 CP1 CP-Inervall D D Nachgefahren CP2 Crash - DBVS führ auomaisch oder vom DBA veranlass einen Wiederanlauf (Resar) durch verbunden mi Crash Recovery - "Nachfahren" (REDO) von Transakionen mi COMMIT vor dem Sysemversagen Sogenanne R2-Recovery (wegen Dauerhafigkei) Grund: roz COMMIT können die Änderung einer Transakion noch im Sysempuffer sehen und noch nich auf Plae persisier sein Verwendung der afer images aus der Logdaei Beispiel: Änderung der Transakionen T1 und T2 nachfahren Seie 229

11 5.5.3 Fehlerbehandlungsmaßnahmen - Zurücksezen (ROLLBACK) von unerbrochenen Transakionen Sogenanne R3-Recovery (wegen Aomariä, analog R1-Recovery) Verwendung der before images aus der Logdaei Beispiel: Änderungen der Transakionen T3 und T4 zurücksezen - Problem bezüglich des Nachfahrens: Wie wei in der Vergangenhei muss begonnen werden? Theoreisch ab Zeipunk des DBVS-Sars sehr aufwändig für R2! - Lösung: Sicherungspunke (Checkpoins, CP) in regelmäßigen Absänden (Checkpoin-Inervall), z.b. alle 10 Minuen Inhal des Sysempuffers wird komple in die Daenbank geschrieben, d.h. auf Plae persisier ("flush buffer") Nachfahren brauch nich über den akuellsen Checkpoin hinaus in die Vergangenhei (Logfile!) gehen Beispiel: T1 muss nich mehr nachgefahren werden, nur noch ab CP2 Seie 230

12 5.5.3 Fehlerbehandlungsmaßnahmen Fehlerbehandlung für Exernspeicherversagen - Ausgangspunk / Voraussezung: Gelegenliches Ersellen von Daenbankkopien ("Archivkopien"), d.h. Planung und Durchführung von Backup-Sraegien Prookollieren der Änderungen aller (zumindes abgeschlossenen) Transakionen in Form von afer images in Prookolldaei (Log) - Vorgehen: Daenbankadminisraor läd Archivkopie, meis von Band auf Plae Sar DBVS-seiigen Nachfahrens aller abgeschlossenen Transakionen (R4-Recovery) wegen Dauerhafigkei DB anschließend wieder in akuellem konsisenem Zusand, keine Änderungen abgeschlossener Transakionen verlorengegangen - Beispiel: T1 T2 T3 T4 Archivkopie R4-Recovery für T2 und T3 Exernspeicherversagen Seie 231

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