بسم الله الرحمن الرحیم

1. بسم الله الرحمن الرحیم

2. مقدمهدر این فصل مفاهیمی از تئوری توالی پذیری را مطرح می کنیم . بطوریکه خواهیم دید توالی پذیری یک طرح اجرای همروند تراکنش ها ، ضابطه اصلی در تشخیص صحت اجرای طرح است . فصل دوم : مفاهیمی از تئوری توالی پذیری 2

3. منظور از طرح اجرا چیست ؟اگر t مجموعه تراکنش های {T1,T2,…,Ti} باشد، s طرح اجرای مجموعه تراکنش های t ، دنباله ای است از عمل ها بنحوی که دو شرط زیر برقرار باشد:1- هر عمل هر تراکنش دقیقاً یک بار در s وجود داشته باشد .2- ترتیب عمل ها در s دقیقاً همان ترتیب نسبی آن ها در تراکنش ها باشد .توجه : طرح اجرای s ممکن است متوالی (پیاپی) یا همروند (موازی) باشد . تراکنش عبارت است از دنباله T از عمل ها که شرایط زیر را داشته باشد . 1- عضو های این دنباله به صورت زیر باشند: Read(T,x) , Write(T,x) , Commit(T) , Abort(T) 2- Commit(T) در T وجود دارد ، و اگر و فقط اگر Abort(T) در آن نباشد 3- Commit(T) یا Abort(T) در T باشد در اینصورت در انتهای T می آیند . 3

4. طرح اجرای متوالی :در چه شرایطی راهی جز این لازم نیست :1- همه برنامه ها کوتاه باشند .2-پایگاه داده ها به تمامی در حافظه اصلی ذخیره شده باشد.3- اگر فقط یک پردازنده به همه داده ها دستیابی داشته باشد .4- ماهیت کاربرد چنان باشد که اجرای همروند تراکنش ها ناممکن باشد یا سبب افت کارایی شود . 4

5. مثال 1 صفحه 37 5

6. طرح اجرای همروند :- همروندی یعنی اجرای نامتوالی دو یا بیش از دو تراکنش - در اجرای همروند چند تراکنش توارد عمل ها وجود دارد و چنانچه به درستی مدیریت نشود ، سبب بروز پدیده تداخل عمل ها می شود . اجرای همروند تراکنش ها زمانی لازم است که : 1- تعداد زیادی برنامه با زمان پاسخ دهی متفاوت وجود داشته باشد . 2- چندین پردازنده داشته باشیم. 3- سلسله مراتبی از حافظه ها وجود داشته باشد . 6

7. دو قاعده مهم در در اجرای همروند تراکنش ها باید رعایت شود : 1- اجرای همروند نباید سبب عملکرد نادرست برنامه های کاربردی شود . 2- اجرای همروند نباید سبب افت کارایی برنامه های کاربردی شود . مثال) طرح های (a) و(b) متوالی هستند 7

8. مثال) طرح های (c) و(d) همروند هستند 8

9. مشکلات تداخل کنترل نشده :1- نتیجه از دست رفته Lost Update2- خواندن ”داده ناجور“Dirty Data Read3- تحلیل ناسازگارInconsistent Anlysis4-خواندن تکرار نشدنی یا خواندن شولاUnrepeatable Read or Fuzzy Read 9

10. مشکل نتیجه از دست رفته:این مشکل وقتی بروز می کند که تراکنشی بلافاصله بعد از تراکنش دیگری که مقداری را برای داده ای نوشته است ، مقداری را برای همان داده بنویسد .مثال : نتیجه عمل نوشتن انجام شده توسط تراکنش T1 در لحظه t3 ، از دست می رود . 10

11. 11

12. مشکل خواندن ”داده ناجور“:داده ناجور داده ای است که توسط تراکنشی که هنوز به مرحله تثبیت نرسیده ، نوشته شده باشد .این مشکل وقتی بروز می کند که تراکنشی مثلاً T2 ، مقدار ”موقتاً بهنگام در آمده “ توسط توسط یک تراکنش دیگر ، مثلاً T1 را بخواند .مثال زیر این مشکل را نشان می دهد : 12

13. مشکل تحلیل ناسازگار:این مشکل وقتی بروز می کند که تراکنش T1 مقدار مثلاً دو داده D2 و D1 را بهنگام در می آورد و تراکنش T2، مقدار یکی از دو داده ، مثلاً D1 را پس از بهنگام سازی می خواند و مقدار داده دیگر ، مثلاً D2 ، را پیش از بهنگام سازی . نتیجه عملیاتی که T2 انجام می دهد ، نادرست است . به این مشکل گاه مشکل حاصل جمع نادرست هم می گویند .مثال) 13

14. خواندن تکرار نشدنی یا خواندن شولا:وقتی بروز می کند که تراکنشی ، مثلاً T1 ، می خواهد داده ای ، مثلاً D1 دوبار بخواند ، اما D1 توسط تراکنش T2 بهنگام در آمده و نتیجه عمل هم تثبیت شده است. بنابراین T1 دیگر نمی تواند مقدار پیشتر خوانده شده را بخواند .مثال) در این مثال تراکنش T1 نمی تواند مقدار قبلی D1 را دوباره بخواند . 14

15. تعریف طرح توالی پذیر: با فرض وجود n تراکنش، طرح اجرای همروند آن ها، Sc توالی پذیر است اگر همان نتیجه را بدهد و همان تاثیر را در پایگاه داده داشته باشد که یک طرح اجرای متوالی بین این n تراکنش ، Ssدارد. _مفهوم توالی پذیری در کنترل همروندی تراکنش ها بسیار مهم است . _برای درستی محتوای پایگاه داده دو ضابطه وجود دارد: 1-تامین جامعیت پایگاه داده 2-توالی پذیری طرح های اجرا 15

16. اجرای مجموعه ای از تراکنش ها به صورت همروند زمانی درست است که طرح اجرا توالی پذیر باشد به این علت که: اولا: فرض بر این است که هر تراکنش خود به تنهایی درست است . ثانیا: هر طرح اجرای متوالی تراکنش ها، یعنی یکی پس از دیگری نیز درست است . ثالثا: یک طرح همروند تراکنش ها هنگامی درست است که معادل با یک طرح اجرای متوالی آن ها باشد . یعنی توالی پذیر باشد . 16

17. دو طرح اجرای s و َs از سه نظر ممکن است معادل باشند : 1-معادل نتیجه ای (Result) 2-معادل تعارضی(ستیزی) conflict 3-معادل نمایی :View معادل نتیجه ای : دوطرح s و َs معادل نتیجه ای هستند اگر نتیجه اجرای آنها یکسان باشد . 17

18. معادل تعارضی: ابتدا باید مفهوم عملهای متعارض را تعریف کنیم. تعریف عملهای متعارض: دو دستور Ii و Ij متعارض اند اگر دو تراکنش متفاوت بوده و به داده واحد دستیابی داشته باشند و اقلا یکی از آن دو دستور نوشتن باشد . دوطرح S وَS معادل تعارضی هستند اگر ترتیب اجرای هر دو دستور متعارض در آن دو طرح یکسان باشد . روشن است اگر ترتیب اجرای دو دستور متعارض در دو طرح یکسان نباشد ، نتیجه اجرای دو طرح می تواند یکسان نباشد و نیز ممکن است دو طرح نتیجه یکسان بدهند ، اما معادل تعارضی نباشند . 18

19. معادل نمایی: دو طرح S وS' معادل نمایی هستند اگر چهار شرط زیر برقرار باشد. 1- مجموعه تراکنش های دو طرح یکسان و تمام عمل های این مجموعه تراکنش ها در دو طرح وجود داشته باشد . 2-اگر تراکنش Ti از طرح Sمقدار اولیه ای رابرای D1بخواند همین تراکنش درطرح S'هم همان مقدار اولیه را بخواند. 3-اگر تراکنش Ti در طرح sعمل R(D1) را اجراکند و مقدار اولیه D1 توسط تراکنش Tjتولیدشده باشد تراکنشTi در طرح S'هم همین عمل R(D1)را اجرا کند . 4-اگر عمل W(D2) از تراکنش Tkآخرین عمل نوشتن D2 درطرح S باشد همین عمل آخرین عمل درطرح S'باشد . 19

20. انواع طرح های توالی پذیر : 1-طرح توالی پذیر نتیجه ای تعریف1: هرگاه معادل نتیجه ای با یک طرح متوالی Ss باشد . 2-طرح توالی پذیر تعارضی تعریف2: هرگاه معادل تعارضی با یک طرح متوالی Ss باشد . 3-طرح توالی پذیر نمایی تعریف3: هرگاه معادل نمایی با یک طرح متوالی Ss باشد . 20

21. مثال:دوطرح S6 و S7 معادلند و هر دو توالی پذیر با طرح متوالی S8 هستند . 21

22. مثال: این طرح توالی پذیر نمایی است زیرا معادل نمایی با طرح متوالی (T1 ,T2,T3) است. 22

23. مثال): دوتراکنش T1وT2رادرنظرمی گیریم . هریک ازدو تراکنش رامی توان برای انتقال مبلغی از یک حساب به حساب دیگر استفاده کرد. 23

24. طرح اجرای زیر را درنظر می گیریم . با اجرای طرح S10نتیجه ی درست بدست می آید ، حال آنکه این طرح اصلاٌ توالی پذیر نیست. 24

25. آزمون توالی پذیری: گراف پیشایندی :گرافی است جهت دار که چنین نمایش داده می شود:G=(N,E) که درآن N: مجموعه ی راس هاست به نحوی که هر تراکنش یک راساست. N:{Ti,Tz,…,Tn} E : مجموعه یال هاست:E={e1,ez,…,em} قضیه بنیادی درتئوری توالی پذیری: قضیه:فرض می کنیم tمجموعه ای از تراکنش ها باشد، طرحScتوالی پذیرتعارضی است اگر و فقط اگر درگراف پیشایندی (تعارض)آن CG(Sc)،دور وجود نداشته باشد. 25

26. یافتن ترتیب تراکنش هادرطرح متوالی معادل طرح همروند: برای ترتیب اجرای تراکنش ها درطرح معادل، که به آن اصطلاحاٌ ترتیب توالی پذیری گفته می شوداز روش مرتب سازی توپولوژیکال استفاده می شود. هرگاه درگراف پیشایندی طرحs، یالTi͢ Tjوجود داشته باشد، این یال باید درگراف پیشایندی طرح S ́ که طرح متوالی معادل طرح است نیز باشد. بدین ترتیب یک ترتیب خطی ازتراکنش ها برای طرح متوالی معادل بدست می آید. 26

27. یافتن ترتیب تراکنش هادرطرح متوالی معادل طرح همروند: مثال) اگر گراف پیشایندی طرح s چنین باشد: T1 T2 T3 T4 دوترتیب خطی زیر راداریم: T1 T1 T2 T3 T3 T2 27 T4 T4

28. کاربردتئوری توالی پذیری: -وقتی می گوییم طرح sتوالی پذیر(تعارضی) است، به این معناست که بگوییم آن طرح درست است. -باید توجه داشت که توالی پذیر بودن با متوالی بودن (پیاپی بودن) فرق دارد. -طرح اجرای متوالی، غالباٌ طرح ناکارایی است حال آن که طرح توالی پذیر همروندی، اجرای تراکنش ها را در عین تضمین صحت اجرا، امکان پذیر می سازد. -اگرتراکنش ها به طور دلخواه اجرا شوند و سپس توالی پذیر طرح اجرا بررسی شود، درصورت منفی بودن نتیجه بررسی ، نتیجه اجرای طرح باید بی اثر(ملغی) شود و این کار برای سیستم بیشکاری دارد. 28

29. پایان