Obnova transakc po v ypadku

Transkript

1 Obnova transakc po v ypadku PA 150 Principy operacnch syst em u Jan Staudek Ð Û Å«Æ ±²³ µ ¹º»¼½¾ Ý Verze : podzim 2016

2 Klasikace poruch poruchy transakc logick e chyby v resen T nelze pokracovat v d usledku nejak ych vnitrnch chybov ych podmnek aplikace/transakce { chybn y vstup, nenalezen dat, pretok,... { Vesmes neobnoviteln a cinnost, hav arie / krach cel e aplikace b eh aplikace nem a smysl obnovovat syst emem detekovateln e chyby chybu detekuje podp urn y syst em (TPM, OS, DBS,... ), aktivn T krachuje d usledkem napr. uv aznut, uplynutm casov eho limitu,... ). { Zkrachovan a transakce m uze b yt n asledne spusten a znovu napr. protokolem TPM rescm uv aznut, nebo klientem z d uvodu uplynut casov eho limitu neobnovuje se b eh aplikace, opakovan e se spoust zkrachoval a T Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 1

3 Klasikace poruch porucha disku padnut hlav disku na povrch, chyba pam et'ov eho m edia, porucha vyrazujc diskov y mechanismus,... predpoklad { porucha je detekovateln a (kontroln soucty,... ) Vyss spolehlivost lze dos ahnout aplikac n ekter e z metod RAID Po obnove z periodicky prov aden ych z aloznch kopi dat a kontrolnch bod u aplikace lze aplikaci od kontrolnho bodu spustit znovu. v ypadek syst emu v ypadek energie, hw porucha, sw porucha syst emu,... predpoklady { obsah energeticky nez avisl ych pam et se v ypadkem syst emu neposkozuje, b eh vlastnho syst emu lze posl eze obnovit neporusenost dat lze ov erovat prov ad enm integritnch kontrol Transakce nedokoncen a pri v ypadku syst emu krachuje a pri obnov e cinnosti syst emu ji Recovery Manager (TPM) spust znovu. Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 2

4 Obnovitelnost transakcnho zpracov an, spr avce obnovy Studovanou oblast je resen obnovy transakcnho zpracov an po v ypadku syst emu, kter y zp usobuje ztr atu obsahu RAM, nikoli ztr atu obsahu permanentnch pam et Obnova mus zachovat vlastnost transakc { atomicitu: Zprstup novan e objekty v datab azi (na disku) po obnove odr azej { vsechny ucinky proveden ych (committed) transakc a { z adn e ucinky neproveden ych ci zkrachovan ych transakc TPM pri obnov e po v ypadku mus eliminovat ucinky zkrachovan ych transakc a transakc neproveden ych pri v ypadku Eliminace ucink u neproveden ych ci zkrachovan ych transakc obnovuje stav jimi modikovan ych objekt u do stavu, ve kter em se nach azely pri startu techto transakc { roll back Eliminaci ucink u res TPM svoj funkcnost { spr avce obnovy Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 3

5 Obnovitelnost transakcnho zpracov an, spr avce obnovy Dosazen atomicity T v prostred s v ypadky predpokl ad a uplat nov an vlastnosti trvalosti (durability) { objekty zpracovan e proveden ymi transakcemi se mus uchov avat trvale, jsou proto ukl ad any do permanentn pam eti a pot e jsou zde kdykoliv dostupn e { Po potvrzen klientova prohl asen transakce za provedenou, mus b yt ucinky transakce trvale uchovan e v permanentn pam eti V ypadky serveru (syst emu) resen atomicity transakc ovlivn, transakce mus b yt atomick e i v prpade v ypadku serveru/syst emu Proces obnova po v ypadku = zajisten, aby vsechny objekty modikovan e transakcemi byly pri obnove po v ypadku obnoviteln e hodnoty obnoven ych objekt u byly v ysledkem vsech zm en realizovan ych proveden ymi transakcemi a z adnou ze zm en realizovan ych rozpracovan ymi, resp. zkrachoval ymi transakcemi Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 4

6 Algoritmy obnovy Jedn a se o techniky zajist'ujc v prostred s v ypadky konzistenci b aze dat, atomicitu transakc vc. trvalosti v ysledk u proveden ych transakc Algoritmy obnovy maj 2 c asti Akce probhajc b ehem norm alnho resen transakc cl { zajistit dostatek informac nutn ych pro obnovu po v ypadku cena { snzen v ykonu pro aplikace, zv ysen n arok u na pamet' obnovovac akce probhajc po v ypadku, cl { obnova obsahu b aze dat do stavu, kter y zarucuje (viz v yse): { konzistenci b aze dat, { atomicitu transakc a { trvalost v ysledk u transakc Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 5

7 Repete z aklad u OS { Typy pamet pro uchov av an dat energeticky z avisl a (nest al a), Volatile Storage v ypadek energie zp usob ztr atu jejho obsahu typicky operacn pam et', RAM, cache pam et' typicky prmo prstupn a z procesoru energeticky nez avisl a (permanentn), Nonvolatile Storage obsah je zachov an i po v ypadku energie typicky disk, p aska b yv a o nekolik r ad u pomalejs pameti nez volatile pameti obsah nen prmo prstupn y z procesoru stabiln, Stable Storage Informacn obsah se nikdy neztrat, dosud,,chim era", idea se aproximuje replikac permanentn pam et (RAID) N as hlavn cl { zajistit r adn y beh transakc v prpadech, kdy v ypadek syst emu zp usob ztr atu obsahu energeticky z avisl e pam eti Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 6

8 Repete z aklad u OS { Zprstup nov an dat na disku jednotka IO prenosu (disk RAM) { blok dat pro n as ucel { 1 blok dat reprezentuje 1 objekt zprstup novan y transakc, pracujeme s neblokovan ymi z aznamy blok dat ulozen y na disku { fyzick y blok blok dat ulozen y v RAM { blok ve vyrovn avac pameti, (Buffer block), cache objektu v nest al e pameti presun blok u dat mezi RAM a diskem spoust DBS operacemi input(b) { pomoc sluzeb OS pren as fyzick y blok s objektem B do RAM, vytv ar blok ve vyrovn avac pameti, v RAM, kopii objektu B output(b) { pomoc sluzeb OS pren as blok ve vyrovn avac pam eti s kopi B v RAM na disk, prp. na disku jm prslusn y fyzick y blok nahrazuje Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 7

9 Repete z aklad u OS { Zprstup nov an dat na disku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 8

10 Zprstup nov an dat transakcemi pro jednoduchost predpokl ad ame, ze jeden blok dat obsahuje pr av e jednu datovou polozku zpracov avanou transakc tzv. neblokovan e z aznamy, kde z aznamem se rozum datov a polozka zpracov avan a transakc, objekt kazd a transakce T i m a v RAM svoji priv atn pracovn oblast, ve kter e se udrzuj lok aln kopie vsech datov ych polozek, objekt u, ke kter ym T i pristupuje, kter e T i cte ci modikuje lok aln kopii datov e polozky X transakce T i znacme x i Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 9

11 Zprstup nov an dat transakcemi transakce T i presunuje obsah datov e polozky X do/z priv atn pracovn oblast transakce operacemi API TPM read(x) prirazuje hodnotu X z bloku dat B x v RAM do lok aln promenn e x i write(x) prirazuje hodnotu lok aln promenn e x i do X v bloku dat B x v RAM transakce prov ad read(x) pri prvnm ctecm zprstupn en X dals ctec prstupy T i k X se res na lok aln kopii X, na x i pri modikacnm prstupu k X transakce prov ad write(x), operace write(x) lze prov est kdykoliv pred commit transakce Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 10

12 Zprstup nov an dat transakcemi ob e operace read(x) a write(x) si mohou po DBS/OS vynutit proveden operace input(b x ) pokud kopie bloku B x nen jeste umsten a ve vyrovn avac pameti v RAM pri vytv aren x i operac read(x) pred v ypisem (output) x i operac write(x), napr. pokud fyzick y blok obsahuje vce z aznam u apod. Proveden output(b x ) nemus bezprostredne navazovat na vyvol an write(x). Operace output(b x ) se m uze prov est az kdyz OS jej proveden povazuje za vhodn e. TPM m uze ale nemus zajist'ovat, ze transakce je proveden a az po dokoncen vsech relevantnch outputs - vlastnost urcujc typ algoritmu obnovy TPM zajist'uje uvoln en prstupu k vypisovan emu objektu sv ymi vnitrnmi z amky (latches) az po ukoncen operace output Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 11

13 Zprstup nov an dat transakcemi Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 12

14 Probl em zajist en atomicity pri v ypadku syst emu Osud proveden e transakce dky mozn emu odlozen operac output nemus b yt pri v ypadku zn am y TPM nem a informaci o tom, kter e bloky dat OS pred v ypadkem na disk vypsal (operac output) Resen probl emu atomicity v prostred s v ypadky syst emu Do permanentn pam eti se mus nejprve zapsat informace popisujc zm eny, aniz by se m enila samotn a datab aze. Tato informace n am pom uze zajistit, ze se vsechny modikace vykonan e provedenou transakc zaznamenaj v datab azi (treba az v pr ubehu obnovy po v ypadku). Tato informace m uze tak e pomoci zajistit, ze v datab azi nez ustanou z adn e zm eny vykonan e zkrachovanou transakc. Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 13

15 Obnovitelnost transakcnho zpracov an, spr avce obnovy Obnovitelnost po v ypadku / poruse res souc ast TPM { spr avce obnovy, recovery manager spr avce obnovy m a ukoly uchov avat informace o modikacch hodnot objekt u prov ad en ych transakcemi v permanentn pam eti (vytv ar obnovovac soubor, recovery file) po opetovn em spusten po v ypadku obnovovat p uvodn hodnoty objekt u v serveru (p uvodn = v ysledek proveden ych transakc) pr ub ezn e reorganizovat obnovovac soubor s clem dos ahnout co nejvyss v ykon obnovy udrzovat dostatecn y pam et'ov y prostor na disku pro obnovovac soubor Pokud se pozaduje obnovitelnost i pri poruse permanentn pam eti, je potreba pouzt zrcadlen disk u (RAID) apod. Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 14

16 Metody udrzby obnovovacho souboru Veden denku, log studujeme majoritn e Realizace transakc na stnov e kopii DB, shadow version nech av ame spse stranou pozornosti, uvedeme jen b azov e principy Obnovovac proces mus b yt idempotentn operac lze jej opakovat vcekr at se stejn ym v ysledkem Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 15

17 Veden denku Zmeny v datab azi spravovan e serverem se behem prov aden vsech transakc zaznamen avaj do denku (log) Denkov e z aznamy se vytv ar apriornm zaznamen av anm { zaznamen av anm predem, write-ahead logging, TPM je vytv ar pred vlastnm provedenm operac nad daty zapisuj se na disk prmo, bez vyrovn av an toku na urovni OS (TPM vyvol a bezprostredn proveden sluzby OS output) Denk mus TPM periodicky cistit, d ale jiz nepotrebn e denkov e z aznamy vymaz av a. Princip pozn ame pozdeji. Porad z aznam u v denku odr az historii b ehu transakcnho zpracov an Denk obsahuje aktu aln, posledn obraz hodnot objekt u + historii transakc, kter e tento obraz vyprodukovaly Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 16

18 Typy z aznam u v obnovovacm souboru typu denk Z aznam o startu transakce, < T i start > Z aznam o korekci polozky/objektu, < T i, X j, V 1, V 2 > T i identik ator transakce, kter a provedla write X j identik ator polozky/objektu V 1 p uvodn hodnota polozky/objektu V 2 nov a hodnota polozky/objektu z aznam umoz nuje prov est undo zmen ucinen ych zkrachovalou T z aznam umoz nuje prov est redo zmen ucinen ych provedenou T, jejz v ysledky se pred v ypadkem nezapsaly trvale na disk { T modikuje DB prov ad write do bueru v RAM, kter y OS n asledne, nekdy, sluzbou output vypisuje na disk Z aznam o proveden transakce, < T i commit > Z aznam o zkrachov an transakce, < T i abort > pozdeji pozn ame nekter e dals typy z aznam u v denku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 17

19 Veden denku Spr avce obnovy je aktivov an kdykoliv transakce je spousten a { spr avce zaznamen av a v obnovovacm souboru existenci transakce, < T i start > zapisuje do DB { spr avce aktualizuje obnovovac soubor z aznamem o korekci objektu, < T i, X j, V 1, V 2 > je proveden a / zkrachuje { spr avce aktualizuje v obnovovacm souboru stav transakce z aznamem o proveden ci krachov an, < T i commit >, < T i abort > Denk nen aplikacn souc ast b aze dat, denk (obnovovac soubor) si uchov av a v permanentn pameti TPM Pri obnove po v ypadku se rus ucinky kazd e transakce, kter a nem a v denku z aznam o proveden { < T i commit >, vsechny podle denku neproveden e transakce krachuj Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 18

20 Veden denku TPM v urcit ych intervalech vytv ar v denku kopie stavu cel e DB, tzv. kontroln body, checkpoints Historii transakc proveden ych do kontrolnho bodu lze z denku vymazat Pri obnove b aze dat po v ypadku TPM pak zrekonstruuje stav DB pred v ypadkem podle informac uveden ych v poslednm kontrolnm bodu v denku Z apis do obnovovacho souboru se res atomicky, z apisy do obnovovacho souboru jsou prm e, nevyrovn avan e z apisy, pokud server vypadne, je vadn y pouze posledn z apis Obnovovac soubor je udrzovan y jako sekvencn soubor, sekvencn z apisy na disk lze resit pomerne rychle Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 19

21 Algoritmus obnovy { b azov e vlastnosti Algoritmus obnovy mus obecn e poctat s tm, ze transakce m uze b yt hotov a, ale datov y buer transakce v RAM nemus b yt jeste vypsan y na disk b ezc transakce modikujc objekty DB m uze dky v ypadku krachovat Protoze denk obsahuje jak star e tak i nov e hodnoty objekt u, lze tudz resit jak undo, tak i redo transakce Algoritmy obnovy obvykle vyzaduj, aby objekt modikovan y jednou transakc nemohla modikovat jin a transakce, dokud se prv a transakce neprovede nebo nezkrachuje { mus se pouzt alespo n striktn 2-f azov e zamyk an apod. { exkluzivn z amky se uvol nuj az pri commit/abort transakce Moznost obnovitelnosti se dosahuje za cenu omezen soub eznosti, :{( Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 20

22 Modikace objektu v DB pouzvaj se dv e varianty prov ad en modikac objekt u v DB, odlisuj se okamzikem kdy se objekt v b azi dat modikuje Modikace b aze dat odlozen a az do proveden transakce, (Deferred database modification) DB se modikuje az pri commit transakce v RAM mus transakce udrzovat kopie vsech modikovan ych polozek a pokud je T opakovane cte, cte je z vlastn kopie procedura obnovy je jednoduss Bezprostredn modikace b aze dat, (Immediate database modification) DB se modikuje kdykoliv v dob e, kdy je transakce aktivn moznost soub eznost je vyss Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 21

23 Odkl adan a modikace b aze dat modikace dat v DB se v p ubehu resen T zaznamen avaj pouze do denku (do logu), a jsou udrzovan e pouze v pracovnch oblastech transakce v RAM operace z apisu do DB (output) se prov adej az kdyz je T hotov a, tj. pri prechodu T do stavu proveden a (commit) v hotov e transakci, tj. pred provedenm t commit, jsou zm eny proveden e pouze v lok aln pracovnm prostoru transakce behem prov aden t commit se prm ym z apisem zaps do denku z aznamy o z apisech, a pot e se modikace zapsuj do datab aze pokud transakce krachne pred provedenm t commit, v datab azi se nic nezmenilo, nen nutn e pri obnove delat undo, v ysledky transakc proveden ych pred v ypadkem se pri obnov e podle denku reaplikuj, prov ad se redo n azev t eto varianty algoritmu obnovy { NO-UNDO/REDO algorithm Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 22

24 Odkl adan a modikace b aze dat podrobneji predpokl adejme prozatm s eriov e prov ad en transakc transakce zacn a zaps anm do denku z aznamu < T i start > operace write(x) zapse do denku z aznam o w-operaci < T i, X, V > V je nov a hodnota, origin al se nezaznamen av a (NO-UNDO/REDO) modikace X v DB se neprovedla okamzit e, odlozila se kdyz se T i prohlasuje za provedenou (commited), { do denku se zapisuje z aznam < T i commit > { ctou se z aznamy o w-operacch z denku a { dokoncuj se (output) dosud odlozen e v ypisy na disk a { a teprve pot e se transakce st av a proveden a Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 23

25 Odkl adan a modikace b aze dat Jestlize syst em vypadne pred commit transakce nebo kdyz transakce zkrachuje, informace v denku se ignoruje v ypadek syst emu behem v ypisu dat na disk nevad, denk je pamatovan y ve stabiln pam eti, modikace lze zopakovat stav modikovan ych dat po v ypadku syst emu se obnovuje podle denku uchovan eho ve stabiln pam eti po v ypadku se transakce opakuje (redo) pouze kdyz byla proveden a, tj. v denku je < T i starts > i < T i commit > prov ad se Redo(T i ), ucinky proveden e transakce se obnovuj tj. pri obnove syst em obnovy proch az denk a pro kazd y z aznam < T i commit > v denku se provede Redo(T i ) Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 24

26 Pozn amky k modikacm a obnove operace redo mus b yt idempotentn operac opakovan e proveden je ekvivalentn jednor azov emu proveden napr. prevod c astky z jednoho uctu na jin y ucet nen idempotentn nutn a vlastnost pro obnovu po poruse, ke kter e doslo behem obnovy Na urovni TPM / DBS mus b yt vystupovan e (output) bloky exkluzivne zamykan e do uskutecnen v ystupu na disk jedn a se o jin e z amky (latches) nez se pouzvaj pro rzen soub eznosti (locks) Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 25

27 Bezprostredn modikace b aze dat Do denku se zapse z aznam o startu transakce modikace prov ad en e dosud aktivn transakc se prov ad ej v RAM nebo na disku kdykoliv nez se transakce stane provedenou z aznamy o korekci se zapisuj do denku ve stabiln pameti prmo, bez kumulac ve vyrovn avacch pam etech na urovni OS, vzdy pred provedenm modikace objektu v DB jakmile se transakce stane hotov a, do denku se zapisuje z aznam o jejm proveden (commit) vlastn modikace objekt u v DB (outputs) se mohou prov est kdykoliv pred nebo po proveden transakce porad v ypis u blok u (outputs) se m uze odlisovat od porad writes Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 26

28 Prklad veden denku bezprostredn modikac Necht' inici alne plat A = 1 000, B = 2 000, C = 700 T 0 : presunuje 50 z A do B T 1 : snizuje C o 100 denkov e a DB z aznamy odpovdajc proveden < T 0, T 1 > Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 27

29 Obnova podle denku, Log-based Recovery Z aznam o korekci se do denku na disku zapisuje pred modikac objektu v DB a dky tomu lze v DB udelat modikaci objektu kdykoliv pozd eji, kdy to je optim aln undo modikac ud elan ych zkrachovan ymi / nedokoncen ymi transakcemi redo modikac ud elan ych proveden ymi transakcemi, kter e se do v ypadku nestacily vypsat do DB na disku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 28

30 Obnova podle denku, Log-based Recovery Jakmile se transakce se stane hotov a do denku na disku se zapse z aznam o proveden transakce < T i commit > v tomto okamziku jsou v denku uz vsechny dosavadn denkov e z aznamy dan e transakce provedenou transakci lze tudz kdykoli (po v ypadku) zopakovat (redo) z hlediska n alnch hodnot objekt u jestlize dojde k v ypadku a v denku z aznam < T i commit > nen, ucinky transakce se pri obnov e cinnosti rus, vrac se zpet na p uvodn hodnoty modikovan ych objekt u Transakce se povazuje za zkrachovalou, prov ad se undo podle denku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 29

31 Obnova podle denku, Log-based Recovery, z apory celkove doch az ke snizov an v ykonu z apis dat se prov ad 2 (1 do denku a 1 do DB), do denku se zapisuj z aznamy o startech, proveden a krachov an transakc zvysuje se pam et'ov a slozitost denk (log) vyzaduje pro sv e ulozen dals pam et' na disku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 30

32 Pouzit e obnovovac procedury pouzvaj denk k nalezen objekt u modikovan ych T i a star ych a nov ych hodnot techto objekt u redo(t i ) nastavuje objekty modikovan e T i na nov e hodnoty porad nastavov an mus b yt shodn e s poradm modikac denk se obvykle prohled av a systematicky od zac atku a nastavuje se nov a hodnota pro kazd y modikovan y objekt Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 31

33 Pouzit e obnovovac procedury undo(t i ) nastavuje objekty modikovan e T i na star e, inici aln hodnoty operace undo(t i ) se prov ad pr ave jedenkr at v prpadech, ze se v denku nenalezne ani commit ani abort T i a res se n avrat behem norm alnho zpracov an nebo pri obnove po v ypadku. porad prov aden undo(t i ) { zpetne od poslednho z aznamu v denku pro T i pro kazd y obnoven y objekt X na hodnotu V se do denku zapse speci aln (redo-only) z aznam < T i, X, V > nakonec se do denku zapse speci aln z aznam < T i, abort > Po proveden vsech undo bude mt kazd a transakce v denku z aznam commit nebo abort a postac se s obnovou pomoc redo Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 32

34 Pouzit e obnovovac procedury Transakce bude pri obnov e undone, pokud denk obsahuje jej start a neobsahuje jej commit nebo abort Transakce bude pri obnov e redone, pokud denk obsahuje jej start a obsahuje jej commit nebo abort redo zkrachoval e transakce je dky speci alnm redo-only z aznam um v denku smyslupln a a resen je pohotov ejs Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 33

35 Pouzit denku pro undo a redo transakc ad a), v ypadek nastal po write (B) v T 0 v denku je < T 0 start > ale nen v nem < T 0 commit/abort >, pri obnove se provede undo( < T 0 >), do denku za zapse < T 0, B, 2000 >, < T 0, A, 1000 >, < T 0, abort > a hodnoty A a B se vr at (na disku) na origin aln hodnoty a Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 34

36 Pouzit denku pro undo a redo transakc ad b), v ypadek nastal po write (C) v T 1 v denku je < T 1 start > a nen v nem < T 1 commit/abort >, provede se undo( < T 1 >), vc. < T 1, C, 700 >, < T 1, abort > a hodnota C se vr at (na disku) na origin aln hodnotu v denku je < T 0 start > i < T 0 commit >, < T 0 > je proveden a, udel a se redo( T 0 ) hodnoty A, B a C budou 950 a a 700 Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 35

37 Pouzit denku pro undo a redo transakc ad c), v ypadek nastal po commit (T 1 ) v denku je < T 0 start > i < T 0 commit >, provede se redo(t 0 ) v denku je < T 1 start > a < T 1 commit >, provede se redo(t 1 ) hodnoty A, B a C budou 950 a a 600 Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 36

38 Obnova podle denku pri soub ezn e resen ych transakcch vsechny T sdlej jeden denk (log) a objekty v RAM necht' se pouzv a se bezprostredn modikace dat sdlen y objekt v RAM m uze chtt modikovat vce T mus se pouzt striktn 2-f azov e zamyk an tj. objekt X modikovan y neprovedenou T ostatn T nemaj dostupn y (jak jinak prov est undo kdyz by T 1 korigovala X, pak T 2 korigovala modikovan y X a provedla se (commit), a pot e T 1 zkrachovala? ) z aznamy do denku se zapisuj stejne jako pri s eriov em resen transakc POZOR: z aznamy r uzn ych transakc se mohou v denku prostrd avat Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 37

39 Kontroln body, Checkpoints denky transakc mohou b yt dlouh e, obnova pak trv a dlouho mohou se zbytecn e d elat redo transakc, kter e jiz maj udelan e v ystupy (outputs) do b aze dat periodicky vytv aren e kontroln body dobu obnovy zkr at b ehem vytv aren kontrolnho bodu nesm ej transakce d elat korekce dat, nesm zapisovat z aznamy do denku apod. pri periodick em vytv aren kontrolnch bod u se prov ad: v ystup vsech denkov ych z aznam u umsten ych v dan em okamziku v RAM z RAM (energeticky z avisl e pameti) do permanentn pameti v ystup vsech modikovan ych blok u vyr. pam. na disk (perm. pamet') v ystup z aznamu < checkpoint L > do denku (log) udrzovan eho v energeticky nez avisl e pameti L je seznam aktivnch transakc v dob e tvorby kontrolnho bodu Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 38

40 Kontroln body, Checkpoints T i proveden e pred z apisem < checkpoint L > se neobnovuj pomoc redo, jejich v ysledek je souc ast dat kontrolnho bodu Obnova po v ypadku se t yk a pouze transakc { aktivnch v okamziku vytv aren kontrolnho bodu a { vsech transakc n asledujcch po t echto transakcch Pro transakce nemajc v denku < commit > se provede undo Pro transakce majc v denku < commit > se provede redo Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 39

41 Prklad obnovy z kontrolnho bodu v ysledek T 1 je obsazen y v kontrolnm bodu, nespoust se z adn a akce T 2 a T 4 jsou v dobe v ypadku jiz proveden e, T 3 a T 5 nejsou v dobe v ypadku proveden e, priprav se seznam undo a provede se redo T 4 a pak redo T 2 provede se undo T 5 a pak undo T 3 Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 40

42 Algoritmus obnovy, detailn ejs popis Na z av er ilustrujme podrobn ejs v yklad algoritmu obnovy po v ypadku Predpoklad { objekty modikovan e dosud neprovedenou transakc nelze modikovat jin ymi transakcemi dokud zmn en a transakce nestane provedenou nebo zkrachuje Nejprve si uk azeme n avrat transakce pri norm alnm b ehu, nejde o v ypadek, pouze zkrachovala transakce Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 41

43 Eliminace ucink u zkrachoval e transakce, rollback Necht' dojde ke krachu transakce < T i > behem jej norm aln cinnosti, nejde o obnovu po v ypadku syst emu Ucinky zkrachoval e transakce algoritmus krachov an vrac: zpetne prohlz denk a hled a z aznamy < T i, X j, V 1, V 2 > do X j zapisuje V 1 a a v denku vytvor redo-only z aznam < T i, X j, V 1 > tzv. kompenzacn z azname v denku, kter ym zajist'uje nastaven origin aln hodnoty v n asledujc(ch) f azi(ch) redo jakmile nalezne v denku z aznam < T i start >, zpetn e hled an zastav a do denku prid a < T i abort > v denku jsou nyn denice jak modikac ucin en ych proveden ymi transakcemi (commited), tak obnovy p uvodnch hodnot pri eliminacch ucink u zkrachoval ych transakc (aborted)) Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 42

44 2-f azov y algoritmus algoritmus obnovy F aze REDO del an korekc v DB dle z aznam u v denku vsech proveden ych transakc od poslednho kontrolnho bodu + del an korekc v DB dle kompenzacnch z aznam u v denku vr acen ych (zkrachoval ych) transakcch pred v ypadkem syst emu + del an korekc v DB udelan ych dle kompenzacnch z aznam u v denku dosud neproveden ych (aktivnch) transakc pri v ypadku do v ypadku neproveden e aktivn transakce (ty budou vr acen e zpet, byly aktivn pri prov aden kontrolnho bodu), jsou v seznamu L a v denku ani < T i commit > ani < T i abort >,nemaj F aze UNDO undo vsech neproveden ych transakc zp etn ym pr uchodem denkem, od konce denku k poslednmu kontrolnmu bodu Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 43

45 Obnova po v ypadku syst emu, f aze redo prehr avaj se modikace proveden e vsemi transakcemi pocnaje poslednm kontrolnm bodem prehr avaj se z aznamy z denku vr acen ych a proveden ych transakc do v ypadku odhaluj se ne uplne proveden e transakce, kter e se budou muset vr atit zpet, ty mohly b yt rozpracovan e pri vytv aren kontrolnho bodu (pak jsou v seznamu transakc kontrolnho bodu) nebo pozd eji { v denku nemaj ani < T i commit > ani < T i abort > priprav se seznam vracen ych transakc, seznam undo, podle seznamu transakc v kontrolnm bodu Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 44

46 Obnova po v ypadku syst emu, f aze redo algoritmus obnovy postupuje od poslednho kontrolnho bodu denovan eho v denku z aznamem < checkpoint L > vpred pripravuje seznam vracen ych transakc, undo, ten inici aln e nastav na seznam L ze z aznamu < checkpoint L > kdykoliv naraz na z aznam < T i, X j, V 1, V 2 >, zapse V 2 do X j kdykoliv naraz na redo-only z aznam < T i, X j, V 1 >, zapse se V 1 do X j kdykoliv naraz na < T i start >, prid a T i do seznamu undo kdykoliv naraz na < T i commit/abort > odstran T i ze seznamu undo na konci f aze redo obsahuje seznam undo seznam neproveden ych transakc v dob e v ypadku Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 45

47 Obnova po v ypadku syst emu, f aze undo vrac se zp et ucinky vsech transakc uveden ych v seznamu undo algoritmus denk proch az zp etn e kdyz naraz na z aznam o modikaci objektu transakc uvedenou v seznamu undo vr at mu p uvodn hodnotu kdyz nalezne < T i start > transakce uveden e v seznamu undo, zapse do denku < T i abort > a T i odstran ze seznamu undo jakmile seznam undo vypr azdn, f aze undo konc, tj. nalezly se z aznamy < T i start > vsech transakc inici alne uveden ych v seznamu undo skoncila obnova, aplikacn uloha m uze pokracovat Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 46

48 Pouzit denku pro undo a redo transakc Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 47

49 Varianty bezprostredn modikace b aze dat b aze dat se koriguje (output) bezprostredne po t e, co dosud neproveden a (tj. aktivn) transakce, provede write b aze dat se tedy modikuje jeste v dobe, kdy je transakce aktivn, dosud neprovedla t commit aby bylo mozn e tento krok prp. eliminovat (undo), mus se do w-z aznamu v denku ud avat jak star a tak i nov a hodnota modikovan e datov e polozky z aznam o modikaci X se vytv ar pred modikac X operac write(x), pozadavek apriornho zaznamen av an z aznamy v denku se zapisuj prmo do permanentn pam eti, bez vyrovn av an vsechny z aznamy v denku o modikaci X mus b yt zapsan e do denku drve, nez se provede modikace b aze dat operac output(b X ) Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 48

50 Varianty bezprostredn modikace b aze dat kdyz se T i prohlasuje za provedenou, do denku se zapisuje z aznam < T i commit > v ystup (output) modikovan ych blok u na disk lze prov est kdykoliv pred tm nebo po t e, co je transakce provedena dv e varianty obnovy pri bezprostredn modikaci b aze dat transakcn monitor zajist output vsech modikac pred provedenm t commit { nen potreba delat pri obnove REDO { varianta UNDO/NO-REDO algorithm transakcn monitor nezajist output vsech modikac pred provedenm t commit { je potreba delat pri obnove REDO { varianta UNDO/REDO algorithm { nejslozit ejs technika obnovy, v yklad viz predn aska Jan Staudek, FI MU Brno PA150 { Obnova transakc po v ypadku 49