Synchronisation auf XML-Dokumenten

Transkript

1 2003 Synchronisation auf XMLDokumenten Michael P. Haustein Datenbankarbeitsgruppentreffen Rathen, 29./30. September Gliederung Document Object Model DOMBaum und API zum Zugriff auf XMLDokumente tadombaum Erweiterung des DOMBaums zur feingranularen Synchronisation Sperrkonzept Knotensperren Navigationssperren Logische Sperren Realisierungsaspekte Implementierung einer Client/Serverestumgebung Auswertungsergebnisse Zusammenfassung und Ausblick 2

2 2003 Document Object Model (1) Document Object Model Verwaltung des DOMStandards durch W3C seit Oktober 1998 Darstellung von XMLDokumenten in Baumstruktur Parsen und Aufbau des gesamten Dokuments beim ersten Zugriff im Hauptspeicher Navigation, einfache Suche und Modifikation Normalerweise: "Dateibasierter Einbenutzerbetrieb" Document Object Model (2) XMLFragment Darstellung als DOMBaum <bib> < year="1994" id="1"> <title>cp/ip Illustrated</title> <author> <last>stevens</last> <first>w.</first> </author> <price>65.95</price> </> </bib> id year bib title author price last first DOMAPI Navigation Modifikation getfirstchild() getlastchild() getprevioussibling() getnextsibling() getattributes() getnodevalue() appendchild () insertbefore () removechild () setnodevalue () setattribute () Suche getelementbyid () getelementsbyagname () hasattribute () 4

3 2003 tadombaum (1) Motivation und Anforderungen Speicherung von XMLDokumenten in Datenbanksystemen (O)RDBMS mit XMLErweiterung vs. Natives XMLDatenbanksystem "Direkter" knotenorientierter Zugriff auf gespeicherte XMLDokumente mit der DOMAPI Client/ServerUmgebung Paralleler Zugriff mehrerer ransaktionen auf dasselbe Dokument erfordert Synchronisation Nur Aufbau benötigter XMLFragmente im Hauptspeicher des Clients (deferred DOM) tadombaum (2) Erweiterung des DOMBaums zum tadombaum neue Knotentypen Attributwurzel und String feingranulare Synchronisation Logische Sperren bib Navigationssperren title author price id year last first CP/IP Illustrated Stevens W. Knotensperren 6

4 2003 Knotensperren (1) Anforderung einer ausreichenden Knotensperren vor dem Zugriff auf den Knoten Sperre (node read) LR (level read) SR (subtree read) CX LR SR U X Wirkung Lesesperre auf dem Knoten Lesesperren auf allen Knoten der darunterliegenden Ebene Lesesperre auf gesamtem eilbaum Lesesperren CX LR SR Kompatibilitätsmatrix U X Sperre X (exclusive) CX (child excl.) (intent. excl.) U (update) Wirkung Schreibsperre auf gesamtem eilbaum Schreibsperre auf direktem Kindknoten Schreibsperre auf nichtdirektem Kindknoten Lesesperre mit beabsichtigtem Ändern auf gesamtem eilbaum Schreibsperren Knotensperren (2) Beispiel für Sperranforderungen LR bib CX CX X LR X title author price title CX X id year last first CP/IP Illustrated Stevens W Vorteil: Sehr feingranulare Synchronisation Hohe Parallelität in der Verarbeitung Nachteil: Große Anzahl zu verwaltender Sperren 8

5 2003 Knotensperren (4) Reduzieren der Anzahl gehaltener Sperren Einstellbare Sperrgranularität Sperrtiefe: Anzahl der Knotenebenen, auf denen Sperren angefordert werden (einschließlich der Dokumentwurzel) Bei Überschreitung: nur noch SR bzw. XSperre auf Sperrtiefe anfordern Sperreskalation Eskalationsgrenzwert und Eskalationstiefe Ausgehend von den tadomblättern durchsuchen von eilbäumen der Höhe Eskalationstiefe Berechnung des prozentualen Anteils von Sperren auf den vorhandenen Knoten Bei Überschreiten des Eskalationsgrenzwertes: Ersetzen der Sperren im eilbaum durch SR bzw. XSperren auf eilbaumwurzel Knotensperren (5) Beispiel mit eingestellter Sperrtiefe 3 Anforderung von Sperren nur bis Ebene 3 Auf Ebene 3 nur Verwaltung von SR bzw. XSperren Knoten auf darunter liegenden Ebenen durch entsprechende eilbäume gesperrt SR bib CX X SR CX X title author price title id year last first CP/IP Illustrated Stevens W. 10

6 2003 Navigationssperren (1) Definition von virtuellen Navigationskanten für Knoten prevsiblingedge nextsiblingedge firstchildedge lastchildedge Anforderung einer ausreichenden Sperre beim Navigieren auf der entsprechenden Kante beim Hinzufügen oder Löschen von Knoten auf allen betroffenen Kanten R/U/XSperrverfahren für die Navigationssperren EU EX EU EX : edge read EU: edge update EX: edge exclusive Navigationssperren (2) Beispiel: Paralleles Lesen und Einfügen von Büchern ransaktion 1 navigiert zum itel des ersten Buchs navigiert zum itel des zweiten Buchs navigiert zum Autor des zweiten Buchs ransaktion 2 fügt parallel zu ransaktion 1 ein neues Buch ein bib title CP/IP Illustrated title author price last Stevens W. EX first EX 12

7 2003 Logische Sperren (1) Vermeidung von Phantomen Synchronisation der DOMAPI Methoden getelementsbyagname () getelementbyid () hasattribute () Verwaltung logischer Sperren: LocksagnameQuery LocksIDQuery AID lock scopenid tagname AID lock ID R/U/X R/U/X LocksAttributeQuery AID lock NID attribute R/U/X Logische Sperren (2) Beispiel ransaktion 1 Anfrage auf gesamtem Dokument nach Knoten mit IDAttributwert " " (DD erforderlich) ransaktion 2 Anfrage auf eilbaum mit Wurzelknoten (interne ID 815) nach Elementen mit agname "last" Anfrage auf Knoten (interne ID 4711) nach Existenz von Attribut "year" LocksagnameQuery AID lock scopenid 2 R 815 tagname last LocksIDQuery AID lock ID 1 R LocksAttributeQuery AID lock NID attribute 2 R 4711 year 14

8 2003 Realisierungsaspekte (1) Client Database Engine ransaction Lock Manager deferred tadom RMI Request Processing Lock ables: Node Locks Edge Locks Logical Locks XML Access Node Manager Deadlock Manager RMI Registry DOM ree DOM API Lock Escalation Manager Realisierungsaspekte (2) Aufwand für Sperrverwaltung 16

9 2003 Realisierungsaspekte (3) Einfluss der Sperrtiefe Realisierungsaspekte (4) Aufwand für Verwaltung einer Attributwurzel 18

10 2003 Zusammenfassung Document Object Model Baumdarstellung von XMLDokumenten Methoden zur Navigation, Modifikation und Suche Erweiterung des DOMBaums zum tadombaum Feingranulare Synchronisation Neue Knotentypen Attributwurzel und String Sperrkonzept Knotensperren (variable Sperrgranularität und eskalation) Navigationssperren Logische Sperren Realisierungsaspekte Client/Serverestumgebung Auswertungsergebnisse Ausblick Weitere Messungen Ermittlung typischer Lastsituationen beim Zugriff auf zentral verwaltete XMLDokumente Bestimmung eines Parallelitätsgewinns bei der Verarbeitung aus Anwendungssicht Native Speicherungskomponente für XMLDokumente Ersetzung der XMLAccessKomponente Evaluierung des Konzepts in nativem XMLDatenbanksystem 20

11 2003 Vielen Dank. Fragen? 21