Kommunikation und Datenhaltung
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- Pia Meissner
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 Kommunikation und Datenhaltung 4. Übung zur Datenhaltung Anfrageoptimierung & Transaktionsverwaltung
2 Agenda Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Informationen zu Lehrveranstaltungen am IPD im Wintersemester Besprechung des vierten Übungsblatts Lehrevaluation Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
3 Praktikum Verteilte Datenhaltung Relationale Datenbanken / SQL Erstellung von Datenbank-Schemata Umsetzung komplexer Anfragen mit SQL Implementierung mit Prozeduralem SQL (PL/SQL) Relationale Anfrageverarbeitung g in Sensornetzen Java-Programmierung von echten Sensorknoten (Sun SPOTs) Entwurf/Implementierung eines eigenen Anfrageprozessors Wettbewerb: Wer hat den besten Anfrageprozessor für Sensornetze? Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
4 Praktikum Verteilte Datenhaltung Ablauf: Teil 1: Praktikum findet wöchentlich statt Vorlesungen und Aufgaben in Themenblöcke gegliedert Teil 2: Gruppenarbeit Entwurf, Implementierung und Evaluation des eigenen Anfrageprozessors Detailinformationen: Bestes Praktikum WS 08/09 Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
5 Praktikum Verteilte Datenhaltung Teilnahmebedingungen Bestandene K&D Klausur oder vergleichbare Kenntnisse Paralleles Hören der Vorlesung Verteilte Datenhaltung optimale Prüfungsvorbereitung! Anmeldung im Sekretariat IPD Böhm (Gebäude 50.34, Raum 367) Grundlegende Kenntnisse in Objekt- Oi Orientierter i Programmierung SQL soweit in K&D vorgestellt Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
6 Seminar Kollaborative Datenschutzmechanismen Problem Durchdringung des Alltags mit intelligenten Geräten: RFID, Ubicomp, Sensornetze, Internet Erosion der Privatsphäre Umfeld, Rahmenbedingungen Rechtlich h (Gesetze) Technik (Anonymisierung, PETs, ) Gesellschaft Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
7 Seminar Kollaborative Datenschutzmechanismen Kollaborative Datenschutzmechanismen Für den Einzelnen schwierig, Verstöße festzustellen Technikunterstützung wünschenswert Benutzer decken gemeinsam Verstöße auf Beispielsweise rechtlichen Verstoß: Datenschutzerklärung t lückenhaft Anmeldung im Sekretariat IPD Böhm, Liste liegt aus Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
8 Agenda Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Informationen zu Lehrveranstaltungen am IPD im Wintersemester Besprechung des vierten Übungsblatts Lehrevaluation Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
9 Aufgabe 1a: Anfrageoptimierung i SELECT albumname FROM Album, Language WHERE language g = languageid g AND languagename = German Aufgabe: Überführen Sie die SQL-Abfrage in einen relationsalgebraischen Ausdruck, der der in der Vorlesung vorgestellten Standardform genügt. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
10 Grundmuster der SQL-Übersetzung SELECT-Ausdruck uc SELECT A 1, A 2,..., A n FROM R 1, R 2,..., R m WHERE B wird überführt in: π A 1, A2,..., An (σ B (R 1 R 2... R m )) Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
11 Aufgabe 1a: Anfrageoptimierung i SELECT albumname FROM Album, Language WHERE language g = languageid g AND languagename = German Aufgabe: Überführen Sie die SQL-Abfrage in einen relationsalgebraischen Ausdruck, der der in der Vorlesung vorgestellten Standardform genügt. Lösung: Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
12 Aufgabe 1a: Anfrageoptimierung i SELECT albumname FROM Album, Language WHERE language g = languageid g AND languagename = German Aufgabe: Überführen Sie die SQL-Abfrage in einen relationsalgebraischen Ausdruck, der der in der Vorlesung vorgestellten Standardform genügt. Lösung: Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
13 Aufgabe 1b: Anfrageoptimierung i Aufgabe: Überführen Sie diesen relationsalgebraischen Ausdruck in Baumform. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
14 Aufgabe 1b: Anfrageoptimierung i Aufgabe: Überführen Sie diesen relationsalgebraischen Ausdruck in Baumform. π albumname σ language = languageid languagename = German X Album Language Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
15 Aufgabe 1c: Anfrageoptimierung i Aufgabe: Überlegen Sie sich geeignete algebraische Optimierungen für die Anfrage. Erstellen Sie einen relationsalgebraischen Ausdruck für die Optimierungen und führen Sie diesen in Baumform über. π albumname σ language = languageid languagename = German X Album Language Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
16 Aufgabe 1c: Anfrageoptimierung i Aufgabe: Überlegen Sie sich geeignete algebraische Optimierungen für die Anfrage. Erstellen Sie einen relationsalgebraischen Ausdruck für die Optimierungen und führen Sie diesen in Baumform über. π albumname π albumname σ language = languageid languagename = German language = languageid X languagename = German σ Album Language Album Language Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
17 Aufgabe 1c: Anfrageoptimierung i Angewandte Regeln: Führe Selektionen so früh wie möglich durch. Fasse kartesische Produkte und Selektionen möglichst zu θ-verbindungen zusammen. Vorteil: Vorher: 476 (# Tupel in Relation Language ) mal (# Tupel in Relation Album Album ) = Vergleiche bei Selektion Nach Optimierung nur Vergleiche mal 1 (# Tupel in Relation Language nach Selektion) beim Join! Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
18 Nebenläufigkeit i &T Transaktionen ki Serielle Ausführung von Transaktionen langsam aber fehlerfrei. Ziel: Parallele Transaktionen (Performanz) Isolation ( ACID) gewährleisten Verzahnte Ausführung von Transaktionen ohne Phänomene wie Lost Update, Dirty Read, Non-Repeatable Read, Phantom Read Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
19 Konfliktäquivalenz i l Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Zwei Histories H und H' sind konflikt-äquivalent, wenn H und H' die gleichen Transaktionen bzw. Operationen enthalten, die Konfliktrelationen C(H) und C(H') identisch sind. Zwei Operationen p, q konfligieren := p, q greifen auf das gleiche Datenobjekt zu, und p oder q ist eine Schreiboperation. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
20 Aufgabe 2 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Histories H 1 = r 1 (x)r 1 (y)w 2 (x)w 1 (y)r 2 (z)w 1 (x)w 2 (y)c 1 c 2 H 2 = r 1 (y)r 1 (x)w 1 (y)w 2 (x)w 1 (x)r 2 (z)w 2 (y)c 1 c 2 Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
21 Aufgabe 2 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Test, ob C(H 1 1) ) und dc( C(H 2 2)degec die gleichen e Konfliktrelationen teato e besitzen: Konfliktrelation von (H 1 ): {(r 1 (x)<w () 2 2( (x)),(r 1 (y)<w 2 2(y)),( (y)),(w 2 2( (x)<w 1 1( (x)),(w 1 1(y) (y)<w 2 2(y))} Konfliktrelation von (H 1 1) ): {(r 1 (y)<w 2 (y)),(r 1 (x)<w 2 (x)),(w 1 (y)<w 2 (y)),(w 2 (x)<w 1 (x))} Beide Histories weisen die gleichen Konflikte auf H 1 und H 2 sind konflikt-äquivalent Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
22 Aufgabe 3: Konfliktserialisierbarkeit i i k i H 1 = r 3 (c)r 2 (b)r 1 (a)w 3 3(c) (c)w 1 1(a)c 1 w 3 (a)c 3 r 2 (c)w 2 2(a) (a)w 2 2(c)c 2 T 1 a a T 2 T c,a 3 T 1 T 3 T 2 Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
23 Aufgabe 3: Konfliktserialisierbarkeit i i k i H 2 = r 1 (c)r 2 (b)r 2 (c)w 2 2(a) (a)w 1 1(a) (a)w 2 2(c) (c)r 2 (c)c 2 w 3 (c)c 1 w 3 (a)c 3 T 1 c a c, a T 2 T 3 c, a Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
24 Aufgabe 3: Konfliktserialisierbarkeit i i k i H 3 = r 2 (b)r 3 (c)w 3 3(c) (c)r 1 (a)r 2 (c)w 1 1(a)c 1 w 2 (a)w 2 2(c)c 2 w 3 (a)c 3 T 1 a a a T 2 T 3 c Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
25 Aufgabe 3: Konfliktserialisierbarkeit i i k i H 4 = r 3 (c)w 3 3(c) (c)r 2 (b)r 2 (c)w 3 3(a) (a)w 2 2(a) (a)r 1 (a)w 2 2(c)c 2 c 3 w 1 (a)c 1 T 1 a a T 2 T c, a 3 T 3 T 2 T 1 Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
26 Eigenschaften von Historiesi Conflict-Serialisability (CSR) Konflikt-Serialisierbarkeit Recoverability (RC) Rücksetzbarkeit Avoids Cascading Aborts (ACA) keine kaskadierenden Abbrüche Strictness (ST) keine Zwischenergebnisse von uncommitted Transaktionen lesen Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
27 Recoverability I Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Commit einer Transaktion erfolgreich durchgeführt kein Abort mehr möglich. Commit nur, wenn alle Änderungen an Daten- Schritt T1 T2 objekten, die T gelesen 1 Read(A, a1) 2 a1 := a1- hat, committet sind. 300 Gegenbeispiel: 3 Write(A, a1) Dirty Read. 4 Read(A, a2) 5 a2 := a2 * Write(A, a2) 7 commit 8 Read(B, b1) 9 10 abort Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
28 Recoverability II Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Ausführung u ist recoverable e e := Commit von T nach Commit aller Transaktionen, von denen T gelesen hat. folgendes darf nie passieren: r 1 [x] w 1 [x] r 2 [x] w 2 [x] c 2 a 1 Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
29 Cascading Aborts I Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Transaktion T abortet, wenn sie nicht korrekt beenden kann. T muß zurückgesetzt werden: Writes von T, dto. alle anderen Transaktionen, die solche Änderungen gelesen haben. Undo kann zu cascading abort führen. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
30 Cascading Aborts II Beispiel für cascading abort: x und y haben zunächst Wert 1. Zwei Transaktionen T 1 und T 2 r 1 [x] w 1 [x] r 2 [x] a 1... Abort von T 1, undo w 1 [x] T 2 muß ebenfalls aborten. Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Cascading aborts sind möglich, auch wenn die History recoverable ist. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
31 Cascadelessness Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Cascading aborts sind unerwünscht: Sie ziehen Buchhaltung nach sich, Zahl der Transaktionen, die aborten müssen, ist nicht beschränkt. History ist cascadeless := Jede Transaktion liest Datenobjekte nur von committeten Transaktionen. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
32 Strictness / Reads-from-Beziehung Strictness := kein Wert einer nicht abgeschlossenen Transaktion darf gelesen oder überschrieben werden. Reads-from-Beziehung (rf): Transaktion T i liest von Transaktion T j wenn 1.T i liest x, nachdem T j x geschrieben hat; 2.T j abortet nicht, bevor T i x liest; und 3.Jede Transaktion, die x schreibt, bevor T i x liest, und nachdem T j x überschreibt, abortet, bevor T i x liest. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
33 Zusammenfassung Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) (wenn serialisierbar und rücksetzbar) Sicht- Serialisier- barkeit (VSR) nicht behandelt. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
34 Aufgabe 4 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) H 1 = r 3 (c)r () 2 (b)r 1 (a)w 3 3( (c)w 1 1( (a)c 1 w 3 (a)c 3 r 2 (c)w () 2 2( (a)w 2 2( (c)c 2 Recoverability (RC) T 2 rf T 3 (i j) c 2 H c 3 < c 2 TRUE H 1 RC Avoids Cascading Aborts (ACA) / Cascadelessness T 2 rf T 3 (i j) c 3 < r 2 (c) TRUE H 1 ACA Strictness (ST) w 3 (c) < r 2 (c) c 3 < r 2 (c) TRUE w 3 (c) < w 2 (c) c 3 < w 2 (c) TRUE w 1 (a) < w 3 (a) c 1 < w 3 (a) TRUE H 1 ST w 1 (a) < w 2 (a) c 1 < w 2 (a) TRUE w 3 (a) < w 2 (a) c 3 < w 2 (a) TRUE Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
35 Aufgabe 4 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) H 2 = r 1 (c)r () 2 (b)r 2 (c)w () 2 2( (a)w 1 1( (a)w 2 2( (c)r 2 (c)c () 2 w 3 (c)c () 1 w 3 (a)c 3 Recoverability (RC) Keine rf-beziehung H 2 RC Avoids Cascading Aborts (ACA) / Cascadelessness Keine rf-beziehung H 2 ACA Strictness (ST) w 2 (a) < w 1 (a) c 2 < w 1 (a) FALSE H 3 ST Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
36 Aufgabe 4 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) H 3 = r 2 (b)r 3 (c)w 3 3(c) (c)r 1 (a)r 2 (c)w 1 1(a)c 1 w 2 (a)w 2 2(c)c 2 w 3 (a)c 3 Recoverability (RC) T 2 rf T 3 (i j) c 2 H c 3 < c 2 FALSE H 3 RC Avoids Cascading Aborts (ACA) / Cascadelessness H 3 RC ACA RC H 3 ACA Strictness (ST) H 3 ACA ST ACA H 3 ST Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
37 Aufgabe 4 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) H 4 = r 3 (c)w 3 3(c) (c)r 2 (b)r 2 (c)w 3 3(a) (a)w 2 2(a) (a)r 1 (a)w 2 2(c)c 2 c 3 w 1 (a)c 1 Recoverability (RC) T 2 rf T 3 (i j) c 2 H c 3 < c 2 FALSE H 4 RC Avoids Cascading Aborts (ACA) / Cascadelessness H 4 RC ACA RC H 4 ACA Strictness (ST) H 4 ACA ST ACA H 4 ST Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
38 Aufgabe 5 Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Aufgabe: Welche der vier Histories aus Aufgabe 3 sind gemäß den oben getroffenen Aussagen korrekt? Warum? Lösung: "History H 1 ist korrekt, da sie sowohl konfliktserialisierbar als auch rücksetzbar ist." "Histories H 3 und H 4 sind nicht korrekt, da sie nicht rücksetzbar sind. Keine Aussage zu Historie H 2 möglich, ohne Sicht-Serialisierbarkeit (VSR) einzuführen. Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
39 Agenda Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Informationen zu Lehrveranstaltungen am IPD im Wintersemester Besprechung des vierten Übungsblatts Lehrevaluation Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
40 Lehrevaluation Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) Freiwilliger illi gesucht, der Fragebögen einsammelt und heute direkt nach der Übung bei der Evaluationsstelle der Universität abgibt (hat bis 17:30 Uhr geöffnet) Kommunikation und Datenhaltung, Sommersemester
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