Введение 3
1 Проблемы управления параллельными транзакциями в централизованных базах данных 6
1.1 Блокировка как способ обеспечения одновременного
доступа к ресурсам баз данных 6
1.2 Задачи использования блокировок в базах данных 8
1.3. Транзакции и блокировки в базах данных 16
Выводы 21
2 Стратегии, методы и алгоритмы тестирования и проектирования системы блокировок баз данных 22
2.1 Использование уровней изоляции транзакций для
изменения блокировок 22
2.2 Структура тестового приложения для эмуляции запросов
с блокировками 23
2.3 Описание программы для эмуляции тестовой среды 28
2.4 Интерпретация результатов проведенного эксперимента
38 Выводы 41
Заключение 43
Библиографический список
На текущий день повсеместно используются различные базы данных, различающиеся функционалом и набором инструментария, а также методами размещения. Существуют распределенные и централизованные базы данных. В последнем случае база данных размещается на одном носителе или ЭВМ.
В работе с централизованными базами данных часто возникают задачи увеличения скорости доступа к их ресурсам или возможности параллельной работы нескольких пользователей.
При обычной работе транзакции в базах данных используют стандартные механизмы блокировки ресурсов. Такой подход действительно помогает транзакциям не влиять на работу друг друга и обеспечивает некоторую параллельность. Но также, ко всему прочему, при использовании стандартных механизмов блокировок (или уровней изоляции транзакций) в больших и/или сложных структурах базах данных такой подход лишь замедлит работу с ней.
СУБД включает механизмы управления блокировками. Последние могут быть адаптированы под конкретные задачи, обращающиеся к базам данных. Так как можно вручную изменять и настраивать необходимые блокировки, то делать это следует только удостоверившись в стабильности своего метода, так как изменение стандартных алгоритмов блокировок может вызвать некорректное выполнение запросов.
Поэтому актуальной научно-практической задачей является разработка системы эффективных блокировок в централизованных базах данных, которая бы обеспечивала максимальный параллелизм и уменьшая уровень эскалации блокировки, при условии сохранения согласованности баз данных.
Цель работы - разработать алгоритм собственного механизма блокировок в централизованных базах данных.
Гипотеза исследования: достижения максимального параллелизма при работе запросов и транзакций в базе данных будет достигнуто, если:
- на блокируемые запросом ресурсы будет накладываться минимально возможный уровень эскалации блокировки;
- запросы и транзакции не будут вызывать взаимные блокировки;
- длительность блокировки ресурсов будет минимальной.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- проанализировать современные подходы к блокировкам в базах данных;
- выявить ключевую задачу для блокировки ресурсов базы данных;
- разработать механизм адаптивных блокировок для централизованных баз данных;
- провести эксперимент по интеграции собственного механизма блокировок в работу крупной базы данных.
Объектом исследования является централизованная база данных с ручным механизмом блокировки.
Предметом исследования является механизм эффективных блокировок в централизованной базе данных.
Практическим результатом магистерской диссертации является сформулированный алгоритм механизма эффективных блокировок для централизованных баз данных, который отличается от стандартных автоматических блокировок тем, что базируется на использовании в определенных структурах организации данных, что намного эффективнее.
Структура диссертации: работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.
В первой главе рассмотрены проблемы использования блокировок в базах данных, описана технология блокировок в различных СУБД, рассмотрены примеры реализаций блокировок.
Вторая глава посвящена описанию собственного механизма блокировок в централизованных базах данных, а также описание проведенного эксперимента по внедрению такого алгоритма и выявления его преимуществ.
В результате данного исследования для проведенных экспериментов была разработана тестовая среда, используя современные методы тестирования и разработки приложений. Созданные генераторы могли выполняться параллельно с помощью технологии .Net framework языка программирования C#. Были протестированы генераторы запросов, которые успешно справились с задачей - имитацией наплыва запросов. Были проведены серии экспериментов, чтобы выявить отличия во времени выполнения автоматических и ручных блокировок. А также при разном количестве клиентов.
Итогом стало создание полностью рабочего стенда для проведения экспериментов для блокировок. И результатом работы стэнда стало получение результата того, что ручные блокировки при использовании блокировки страницы существенно уменьшают в два раза время выполнения запросов на обновление и удаление данных.
В дальнейшем исследование можно использовать для поиска более сложных механизмов ручных блокировок, адаптируемых к конкретной структуре баз данных, а также выявление возможных ошибок в уже найденном алгоритме ручной блокировки на большем количестве запросов.
