Actividad 18

Actividad #18 

Investigar, Analizar y comprobar los algoritmos de control de concurrencia, tales como: los basados en bloqueo,los basados en estampas de tiempo y las pruebas de validación optimistas. Presentando sus resultados en clase y publicados en el blog

Control de concurrencia

El control de concurrencia trata con los problemas de aislamiento y consistencia del procesamiento de transacciones. El control de concurrencia distribuido de una DDBMS asegura que la consistencia de la base de datos se mantiene en un ambiente distribuido multiusuario. Si las transacciones son internamente consistentes, la manera más simple de lograr este objetivo es ejecutar cada transacción sola, una después de otra. Sin embargo, esto puede afectar grandemente el desempeño de un DDBMS dado que el nivel de concurrencia se reduce al mínimo. El nivel de concurrencia, el número de transacciones activas, es probablemente el parámetro más importante en sistemas distribuidos. Por lo tanto, los mecanismos de control de concurrencia buscan encontrar un balance entre el mantenimiento de la consistencia de la base de datos y el mantenimiento de un alto nivel de concurrencia.

Si no se hace un adecuado control de concurrencia, se pueden presentar dos anomalías. En primer lugar, se pueden perder actualizaciones provocando que los efectos de algunas transacciones no se reflejen en la base de datos. En segundo término, pueden presentarse recuperaciones de información inconsistentes.

Algoritmos de control de concurrencia

El criterio de clasificación más común de los algoritmos de control de concurrencia es el tipo de primitiva de sincronización. Esto resulta en dos clases:

- Aquellos algoritmos que están basados en acceso mutuamente exclusivo adatos compartidos (candados o bloqueos).

- Aquellos que intentar ordenar la ejecución de las transacciones de acuerdo a un conjunto de reglas (protocolos).

Basados en estampas de tiempo

Los algoritmos basados en estampas de tiempo no pretenden mantener la seriabilidad por exclusión mutua. En lugar de eso, ellos seleccionan un ordende serialización a prioridad y ejecutan las transacciones, de acuerdo a ellas. Para establecer este ordenamiento, el administrador de transacciones le asigna a cada transacción T1 una estampa de tiempo única t1 (T1) cuando ésta inicia.Una estampa de tiempo es un identificador simple que sirve para identificar cada transacción de manera única.

A diferencia de los algoritmos basados en candados, los algoritmos basados en marcas de tiempono pretenden mantener la seriabilidad por la exclusión mutua. En su lugar eligen un orden deserializacion en primera instancia y ejecutan las transacciones de acuerdo a ese orden. Enestos algoritmos cada transacción lleva asociada una marca de tiempo. Cada dato lleva asociadodos marcas de tiempo: uno de lectura y otro de escritura, que reflejan la marca de tiempo de latransacción que hizo la ultima operación de ese tipo sobre el dato. Para leer la marca de tiempo de escritura del dato, debe ser menor que el de la transacción, si no aborta.Para escribir las marcas de tiempo de escritura y lectura del dato, deben ser menores que el de latransacción, sino se aborta. Estatécnica esta libre de Ínterbloqueos pero puede darse que halla que repetir varias veces latransacción. En los sistemas distribuidos se puede usar un mecanismo como, los relojes deLamport para asignar marcas de tiempo.El conjunto de algoritmos pesimistas esta formado por algoritmos basados en candados,algoritmos basados en ordenamiento por estampas de tiempo y algoritmos híbridos. Los algoritmosoptimistas se componen por los algoritmos basados en candados y algoritmos basados enestampas de tiempo.

De cerradura /Basados en candados

En los algoritmos basados en candados, las transacciones indican sus intenciones solicitando candados al despachador (llamado el administrador de candados) Los candados son de lectura , también llamados compartidos, o de escritura , también llamados exclusivos.

En sistemas basados en candados, el despachador es un administrador de candados . El administrador de transacciones le pasa al administrador de candados la operación sobre la base de datos (lectura o escritura) e información asociada, como por ejemplo el elemento de datos que es accesado y el identificador de la transacción que está enviando la operación a la base de datos. El administrador de candados verifica si el elemento de datos que se quiere accesar ya ha sido bloqueado por un candado. Si el candado solicitado es incompatible con el candado con que el dato está bloqueado, entonces, la transacción solicitante es retrasada. De otra forma, el candado se define sobre el dato en el modo deseado y la operación a la base de datos es transferida al procesador de datos. El administrador de transacciones es informado luego sobre el resultado de la operación. La terminación de una transacción libera todos los candados y se puede iniciar otra transacción que estaba esperando el acceso al mismo dato.

Se usan cerraduras o candados de lectura o escritura sobre los datos. Para asegurar la secuencialidad se usa un protocolo de dos fases, en la fase de crecimiento de la transacción se establecen los cerrojos y en la fase dedecrecimiento se liberan los cerrojos. Hay que tener en cuenta que se pueden producir ínterbloqueos. En los sistemas distribuidos el nodo que mantiene un dato se encarga normalmente de gestionar los cerrojos sobre el mismo.

Candados de dos fases :

En los candados de dos fases una transacción le pone un candado a un objeto antes de usarlo. Cuando un objeto es bloqueado con un candado por otra transacción, la transacción solicitante debe esperar. Cuando una transacción libera un candado, ya no puede solicitar más candados. En la primera fase solicita y adquiere todos los candados sobre los elementos que va a utilizar y en la segunda fase libera los candados obtenidos uno por uno. 

Puede suceder que si una transacción aborta después de liberar un candado, otras transacciones que hayan accesado el mismo elemento de datos aborten también provocando lo que se conoce como abortos en cascada. Para evitar lo anterior, los despachadores para candados de dos fases implementan lo que se conoce como loscandados estrictos de dos fases en los cuales se liberan todos los candados juntos cuando la transacción termina (con compromiso o aborta).

Candados de dos fases centralizados:

 En sistemas distribuidos puede que la administración de los candados se dedique a un solo nodo del sistema, por lo tanto, se tiene un despachador central el cual recibe todas las solicitudes de candados del sistema. La comunicación se presenta entre el administrador de transacciones del nodo en donde se origina la transacción , el administrador de candados en el nodo central y los procesadores de datos de todos los nodos participantes. Los nodos participantes son todos aquellos en donde la operación se va a llevar a cabo.

Candados de dos fases distribuidos:

En los candados de dos fases distribuidos se presentan despachadores en cada nodo del sistema. Cada despachador maneja las solicitudes de candados para los datos en ese nodo. Una transacción puede leer cualquiera de las copias replicada del elemento x, obteniendo un candado de lectura en cualquiera de las copias de x. La escritura sobre x requiere que se obtengan candados para todas las copias de x. Los mensajes de solicitud de candados se envían a todos los administradores de candados que participan en el sistema. Las operaciones son pasadas a los procesadores de datos por los administradores de candados. Los procesadores de datos envían su mensaje de "fin de operación" al administrador de transacciones coordinador.

Control Optimista de la concurrencia

Los algoritmos de control de concurrencia pesimistas asumen que los conflictos entre transacciones son muy frecuentes y no permiten el acceso a un dato si existe una transacción conflictiva que accesa el mismo dato. Así, la ejecución de cualquier operación de una transacción sigue la secuencia de fases: validación , lectura , cómputo y escritura. Los algoritmos optimistas, por otra parte, retrasan la fase de validación justo antes de la fase de escritura. De esta manera, una operación sometida a un despachador optimista nunca es retrasada.

Las operaciones de lectura, cómputo y escritura de cada transacción se procesan libremente sin actualizar la base de datos corriente. Cada transacción inicialmente hace sus cambios en copias locales de los datos. La fase de validación consiste en verificar si esas actualizaciones conservan la consistencia de la base de datos. Si la respuesta es positiva, los cambios se hacen globales (escritos en la base de datos corriente). De otra manera, la transacción es abortada y tiene que reiniciar

Lo que se hace es dejar ejecutar las transacciones y si al terminar se detecta que ha habido conflicto se aborta y se reinicia la transacción. 

Cada transacción tiene tres fases:

Fase de lectura: Cuerpo de la transacción donde se copian datos desde la base de datos, copias que pueden ser actualizadas pero sin copiar a la base de datos

Fase de validación: Se comprueba que no existan conflictos

 Fase de escritura: Si no existen conflictos se instalan lo cambios en la base de datos

Conflictos entre operaciones: Dos operaciones están en conflicto entre si cuando, operan sobre los mismos datos, una de las operaciones es de escritura, o cada operación pertenece a diferentes transacciones