Übungen zu Datenbanksysteme

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1 Institut für Informatik Universität Osnabrück, Prof. Dr. Oliver Vornberger dbs Dipl.-Math. Patrick Fox Abgabe bis , 12:00 Uhr Aufgabe 10.1 (35 Punkte) Übungen zu Datenbanksysteme Sommersemester 2009 Blatt 10 Sei folgende Historie von fünf verzahnt ausgeführten Transaktionen auf drei Daten (x, y und z) gegeben: T 1 T 2 w(y) T 3 T 4 T 5 Die Historie werde mit Hilfe eines Schedulers verarbeitet, welcher auf dem Zwei-Phasen- Sperrprotokoll basiert. Dabei soll das strikte Zwei-Phasen-Sperrprotokoll zum Einsatz kommen, bei dem alle gesetzten Sperren erst am Ende der Transaktion, also nach der letzten Operation, freigegeben werden. Welche Transaktionen müssen während der Verarbeitung warten? Geben Sie hierbei die wartende Transaktion, die blockierte Ressource und die blockierende Transaktion an. Hinweis: Wenn eine Transaktion ein Datum erst liest und später schreibt, fordert der Scheduler bereits beim Lesezugriff eine Schreibsperre für das Datum an. Die Historie und die Zugriffe der Transaktionen auf die Ressourcen des Zwei-Phasen-Sperrprotokolls: Transaktionen Ressourcen T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 x y z

2 Transaktionen rl(y) Ressourcen T 5 : read wl(y) w(y) ul(x) free free T 4 : write ul(x) T 1 : write T 1 : write ul(x) free T 3 : write T 3 : write rl(y) T 3 : read ul(x) free free free 2 free

3 Aufgabe 10.2 (30 Punkte) Sei die Historie aus Aufgabe 10.1 in leicht veränderter Form gegeben: T 1 r(z) T 2 w(y) T 3 r(z) T 4 T 5 Diese Historie soll mit einem Zeitstempel-basierten Scheduler verarbeitet werden. Stellen Sie die Verarbeitung anschaulich dar, indem Sie die einzelnen Aktionen der Transaktionen entsprechend ihrer Ausführungsreihenfolge auflisten, jeweils die Read- und Write-Zeitstempel angeben und außerdem angeben, welche Transaktionen vor dem Hintergrund der gegebenen Ausführungsreihenfolge abgebrochen werden müssen. Variante 1: Die Zeitstempel entsprechen den Indizes der Transaktionen Operation Antwort Neue Zeitstempel T 2 : OK T S r (x) := 2 T 4 : OK T S r (x) := 4 T 1 : OK T S r (x) := 4 T 4 : OK T S w (x) := 4 T 5 : OK T S r (y) := 5 T 1 : r(z) OK T S r (z) := 1 T 2 : abgelehnt T 2 abgebrochen T 5 : OK T S w (x) := 5 T 1 : abgelehnt T 1 abgebrochen T 3 : r(z) OK T S r (z) := 3 T 3 : OK Variante 2: Die Zeitstempel entsprechen der Reihenfolge des Eintritts der Transaktionen Operation Antwort Neue Zeitstempel T 2 : OK T S r (x) := 1 T 4 : OK T S r (x) := 2 T 1 : OK T S r (x) := 3 T 4 : abgelehnt T 4 abgebrochen T 5 : OK T S r (y) := 4 T 1 : r(z) OK T S r (z) := 3 T 2 : abgelehnt T 2 abgebrochen T 5 : OK T S w (x) := 4 T 1 : abgelehnt T 1 abgebrochen T 3 : r(z) OK T S r (z) := 5 T 3 : OK T S r (y) := 5 3

4 Aufgabe 10.3 (35 Punkte) Eine Datenbank enthalte drei Seiten P A, P B und P C, die jeweils zwei Daten mit folgenden Werten enthalten: Seite P A P B P C Datum a 1 a 2 b 1 b 2 c 1 c 2 Wert Die folgende Tabelle zeigt die Historie der verzahnten Ausführung zweier Transaktionen T 1 und T 2 auf dieser Datenbank: Handelt es sich um eine rücksetzbare Historie? Schritt T 1 T 2 1. BOT 2. r(a 2 ) 3. BOT 4. r(c 1 ) 5. r(b 1 ) 6. b 2 := a 2 + b 1 7. r(a 1 ) 8. w(b 2 ) 9. a 1 = c 1 + a w(a 1 ) 11. r(c 2 ) 12. c 2 := c w(c 2 ) r(b 2 ) 16. r(c 2 ) 17. c 1 = c 2 + b w(c 1 ) 19. Erstellen Sie die zu der Historie zugehörige Log-Datei unter Verwendung der physischen Protokollierung. Angenommen, nach dem 16. Schritt tritt ein Absturz des Datenbanksystems auf. Welche Transaktion ist Winner, welche Loser? Wie sieht der Ablauf des Wiederanlaufs aus und was sind dabei die Redound Undo-Operationen? Begründen Sie jeweils Ihre Antwort! Es handelt sich um eine rücksetzbare Historie. Nur auf die Daten c 2 und b 2 greifen beide Transaktionen zu, und in beiden Fällen greift T 2 erst nach dem von T 1 zu. Als Log-Einträge ergeben sich folgende Werte: 4

5 Schedule Log Schritt T 1 T 2 [LSN, TA, PageID, Redo, Undo, PrevLSN] 1. BOT [#1, T 1, BOT] 2. r(a 2 ) 3. BOT [#2, T 2, BOT] 4. r(c 1 ) 5. r(b 1 ) 6. b 2 := a 2 + b 1 7. r(a 1 ) 8. w(b 2 ) [#3, T 1, P B, b 2 = 60, b 2 = 50,#1] 9. a 1 := c 1 + a w(a 1 ) [#4, T 2, P A, a 1 = 40, a 1 = 10,#2] 11. r(c 2 ) 12. c 2 := c w(c 2 ) [#5, T 1, P C, c 2 = 80, c 2 = 60, #3] 14. [#6, T 1,,#5] 15. r(b 2 ) 16. r(c 2 ) 17. c 1 := c 2 + b w(c 1 ) [#7, T 2, P C, c 1 = 140, c 1 = 30,#4] 19. [#8, T 2,,#7] Im Gegensatz zur logischen Protokollierung, bei der jeweils eine logische Undo- und eine Redo- Anweisung für eine Schreiboperation angegeben wird, wird bei der physischen Protokollierung ein Before-Image und ein After-Image, also die konkreten Werte eines Datums vor und nach der Operation in einem Log-Eintrag abgelegt. Im Falle eines Absturzes nach Schritt 16 ist T 2 ein Loser und T 1 ein Winner, da T 1 im Gegensatz zu T 2 ein aufweisen kann. Bei einem Wiederanlauf würden die protokollierten Änderungen in richtiger Reihenfolge bis zur Absturzstelle erneut in die Datenbasis eingebracht, anschließend wird die Log-Datei in umgekehrter Richtung durchlaufen, um die Undo-Werte aller Loser-Einträge zurückzuschreiben. 5