14.6.Уровни изоляции. Объекты синхронизационных блокировок

183

проблемой оптимизации распараллеливания транзакций. Чем крупнее блокируемый объект, тем меньше синхронизационных захватов будет поддерживаться в системе и, следовательно, тем меньше связанные с ними накладные расходы системы. Более того, если в качестве уровня объекта блокировки выбрать файл или отношение, то будет решена и проблема фантомов. Действительно, в этом случае оказывается невозможным добавление строки-фантома никакой другой транзакцией.

Однако, чем крупнее блокируемый объект, тем большей становиться вероятность конфликтов транзакций и тем самым уменьшается допускаемая степень их параллельного выполнения. Фактически, при укрупнении объекта блокировки ситуация умышленно огрубляется, и при этом конфликты транзакций возникают в тех ситуациях, в которых их на самом деле нет, только из-за того, что элементарные не конфликтующие объекты, затрагиваемые транзакциям принадлежат одному крупному блокируемому целиком объекту.

Чем мельче блокируемые объекты, тем естественно вероятность возникновения конфликтов при их блокировках будет меньше, однако при этом резко возрастает количество блокировок, особенно при выполнении транзакций над большим числом объектов.

Современные промышленные СУБД, как правило, поддерживают минимальный уровень блокировки на уровне кортежей или страниц. Хотя можно представить себе, когда, например, в качестве минимального объекта блокировки будет выступать отдельные атрибуты (поля) кортежей.

Необходимость решения проблемы оптимизации выбора уровня объекта синхронизационных захватов привела к разработке аппарата так называемых

гранулированных синхронизационных захватов или протокола блокировок по намерению (intent locking).

14.7.Гранулированные синхронизационные блокировки. Блокировки по намерению

При использовании протокола гранулированных блокировок (блокировок по намерению), являющегося расширением рассмотренного выше протокола блокировок, синхронизационные захваты или блокировки могут применяться к объектам разного уровня: к файлам, к отношениям, к страницам и к кортежам. Требуемый уровень объекта определяется тем, какая конкретная операция выполняется. Например, для выполнения операции уничтожения отношения объектом блокировки должно быть все отношение, а для удаления кортежа – сам этот кортеж. Как известно объект любого уровня может быть захвачен в режиме S (разделяемом) или режиме X (монопольном).

184

Наиболее важным отличием рассматриваемого протокола гранулированных захватов является введение новых типов блокировок – так называемых блокировок по намерению (intent locking). Перед захватом объекта в режиме S (Shared lock – разделяемая блокировка) или X (eXlusive lock – монопольная блокировка) соответствующий объект более верхнего уровня должен быть заблокирован в режимах IS, IX, SIX, являющихся блокировками по намерению, то есть блокировками, устанавливаемыми при намерении установить в конечном итоге блокировку S или X.

•IS – Intent Share lock – блокировка по намерению совместного доступа.

Эта блокировка накладывается на некоторый составной объект О и означает намерение блокировать некоторый входящий в О более мелкий объект в режиме S-блокировки. Например, при намерении читать кортежи из отношения О, это отношение должно быть заблокировано в режиме IS (до этого в таком режиме должен быть заблокирован файл).

•IX – Intent eXclusive lock – блокировка по намерению монопольного доступа. Эта блокировка по отношению к некоторому составному объекту О означает намерение захватить некоторый входящий в О более мелкий объект в монопольном (X) режиме. Например, при намерении удалять кортежи из отношения R, это отношение должно быть заблокировано в режиме IX, а до этого в таком же режиме должен быть заблокирован файл.

•SIX – Shared Intent eXclusive lock – блокировка по намерению блокировки с совместным доступом или с монопольным. По отношению к некоторому составному объекту О эта блокировка означает совместную блокировку всего этого объекта с намерением впоследствии захватывать какие-либо входящие в него объекты в режиме монопольного доступа. Например, если выполняется длинная операция просмотра отношений с возможностью удаления некоторых из просматриваемых кортежей, то

экономичнее всего заблокировать это отношение в режиме SIX, а до этого заблокировать файл в режиме IS.

Блокировки IS, IX и SIX должны накладываться на сложные объекты базы данных (таблицы, файлы, страницы). Кроме того, на сложные объекты могут накладываться и блокировки типов S и X. Для сложных объектов (например, для таблицы базы данных) таблица совместимости блокировок имеет следующий вид.

185

Более точная формулировка протокола блокировок по намерению доступа к данным выглядит следующим образом:

1.При задании Х-блокировки для сложного объекта неявным образом задается Х-блокировка для всех дочерних объектов этого объекта.

2.При задании S- или SIX-блокировки для сложного объекта неявным образом задается S блокировка для всех дочерних объектов этого объекта.

3.Прежде чем транзакция наложит S- или IS-блокировку на заданный объект, она должна задать IS-блокировку (или более сильную) по крайней мере, для одного родительского объекта этого объекта.

4.Прежде чем транзакция наложит X-, IX- или SIX-блокировку на заданный объект, она должна задать IX-блокировку (или более сильную) для всех родительских объектов этого объекта.

5.Прежде чем для данной транзакции будет отменена блокировка для данного объекта, должны быть отменены все блокировки для дочерних объектов этого объекта.

Понятие относительной силы блокировок можно описать при помощи следующей диаграммы приоритета (сверху – более сильные блокировки, снизу

– более слабые):

X

SIX

S IX

IS

Рис. 14.3. Диаграмма приоритета блокировок

Можно обратить внимание на то, что протокол блокировок по намерению не определяет однозначно, какие блокировки должны быть наложены на

186

родительский объект при блокировании дочернего объекта. Например, при намерении задать S-блокировку кортежа отношения, на отношение, включающее этот кортеж, вообще говоря, можно наложить любую из блокировок типа IS, S, IX, SIX, X. При намерении задать Х-блокировку кортежа, на отношение можно наложить любую из блокировок типа IX, SIX, X. Конкретный выбор осуществляется из контекста выполняемой транзакции.

Посмотрим, как разрешается проблема фиктивных элементов (фантомов)

с использованием протокола блокировок по намерению при доступе к данным. Транзакция А дважды выполняет выборку строк с одним и тем же условием. Между выборками вклинивается транзакция В, которая добавляет

новую строку, удовлетворяющую условию отбора.

187

Транзакция В перед попыткой вставить новую строку должна наложить на таблицу IX-блокировку, или более сильную (SIX и Х). Тогда транзакция А, для предотвращения возможного конфликта, должна наложить такую блокировку на таблицу, которая не позволила бы транзакция В наложить IX-блокировку. По таблице совместимости блокировок определяем, что транзакция А должна наложить на таблицу S, или SIX, или Х-блокировку. (Блокировки IS недостаточно, т.к. эта блокировка позволяет транзакции В наложить IX – блокировку для последующей вставки строк).