03 - Concurrency und Recovery

Question 1

Definition: Recovery

Answer 1

Wiederherstellung von Daten bei schweren Fehlern (entweder Hardware Fehler oder Software Fehler)

Question 2

Backup-Strategien (3)

Answer 2

1) Komplett-Backups
2) Inkrementelle Backups
3) Differenzielle Backups

Question 3

Vorteile: Komplett-Backups (1)

Answer 3

1) Relativ einfaches zwischenspeichern von Backups (da Daten immer komplett vorhanden sind).

Question 4

Nachteile: Komplett-Backups (2)

Answer 4

1) Große Datenmengen, da jeder Backupstand alle Daten enthält.
2) Erstellen eines Backups dauert relativ lang –> Zeitraum zwischen 2 Backups kann nicht beliebig klein sein.

Question 5

Vorteile: Inkrementelle Backups (1)

Answer 5

1) Jeder Backup ist schnell erledigt und beansprucht keine hohen Datenmengen.

Question 6

Nachteile: Inkrementelle Backups (1)

Answer 6

1) Zurückspielen des Backups deutlich mühsamer.

Question 7

Definition: Komplett-Backups

Answer 7

Bei jedem Backup wird hier der komplette Datenstand gespeichert.

Question 8

Definition: Inkrementelle Backups

Answer 8

Es wird immer nur ein Teil der Datenbank inkrementell für jedes Backup gesichert (z.B. ein Teil pro Wochentag).

Question 9

Definition: Differenzielle Backups

Answer 9

Hier wird der Unterschied zwischen dem letzten Komplett-Backup gespeichert. Dabei wird jede Änderung in einer Logdatei Protokolliert.

Question 10

Definition: Metadaten

Answer 10

Daten, die Informationen zu und Zustände über eine Datenbank merken (z.B. Informationen zu laufenden Transaktionen).

Question 11

Definition: Datenbankpuffer

Answer 11

Änderungen in der Datenbank werden hier (im Arbeitsspeicher) zwischengespeichert und eingeschrieben, da es performanter ist. Dennoch werden die Daten asynchron aktualisiert. Jede Änderung die an den Daten vorgenommen wird, erfolgt im Datenbankpuffer, so spart man sich das ständige I/O von den zugehörigen Datenbanken.

Question 12

Definition: Before-Image

Answer 12

Ein Before-Image gibt den Zustand vor einer Transaktion wieder und bezieht sich nur auf die betroffenen Datensätze.

Question 13

Definition: After-Image

Answer 13

Ein Before-Image gibt den Zustand nach einer Transaktion wieder und bezieht sich nur auf die betroffenen Datensätze.

Question 14

Bestandteile: Arbeitsspeicher DBMS (2)

Answer 14

1) Puffer (Cache)

2) Metadaten

Question 15

Definition: Logdatei

Answer 15

Hier werden alle Datenänderungen vom Puffer festgeschrieben und persistiert (Before- und After-Images und die dazugehörigen Metadaten).

Question 16

Schritte: Einfache Transaktion (7)

Answer 16

1) Lesen der Daten
2) Merken der Bisherigen Daten
3) Ändern der Daten
4) Merken der geänderten Daten
5) Transaktion wird durchgeführt
6) Transaktionsende COMMIT/ROLLBACK
7) Änderungen in die Datenbank/en schreiben

Question 17

Vorteile: Puffering (3)

Answer 17

1) Minimaler I/O Verkehr
2) Werden Daten mehrmals geändert, so müssen diese nicht jedes Mal geschrieben werden
3) Werden gelesene Daten wieder gelesen, so stehen diese bereits zur Verfügung

Question 18

Nachteile: Puffering (1)

Answer 18

1) Dauerhaftigkeit der Daten ist nur von den Logdateien abhängig.

Question 19

Definition: Undo-Log

Answer 19

Eine Logdatei, die alle Before-Images und dazügehörigen Metadaten enthält. Ein Eintrag im Undo-Log muss nur bis zum Transaktionsende aufgehoben werden.

Question 20

Definition: Redo-Log

Answer 20

Eine Logdatei, die alle After-Images und dazügehörigen Metadaten enthält. Ein Eintrag im Redo-Log muss bis zur nächsten Backup aufgehoben werden.

Question 21

Definition: Checkpoints

Answer 21

Zeitpunkte zu der alle geänderten Daten zwangsweise in die Datenbank geschrieben werden.

Question 22

Nachteile: Checkpoints (2)

Answer 22

1) Die hohe I/O-Last behindert alle Transaktionen

2) Bei jedem Checkpoint steigen die Antwortzeiten

Question 23

Definition: Concurency

Answer 23

Hier geht es um den Parallelbetrieb in Datenbanken. Concurrency arbeitet nach der Regel, dass jede Transaktion so ablaufen muss, als sei sie allein im System. Des weiteren sollte jede Transaktion Ergebnisse liefern, die unabhängig von anderen Transaktionen sind.

Question 24

Concurrency Probleme (3)

Answer 24

1) Problem der verlorengegangenen Änderung
2) Problem der Abhängigkeit von nicht abgeschlossenen Transaktionen
3) Problem der Inkosistenz der Daten

Question 25

Grundidee zu Locks in Datenbanken

Answer 25

Es soll für jede Relation ein Lock geben, für die sich eine Transaktion Zugriff anfragen muss und somit das Lock belegen muss. Sobald dieses belegt ist, darf keine andere Transaktion auf die gesperrte Relation zugreifen und wird in eine Warteschlange geschickt.

Question 26

Sperrgranularität in Datenbanken

Answer 26

Man muss sich für das DBMS entscheiden wie fein granuliert man Sperren einführen möchte. Man kann entweder eine gesamte Relation sperren, die Tupel oder nur einzelne Einträge. Dennoch sollte nicht zu viel gesperrt werden, sodass die Parallelität komplett verloren geht. In der Praxis eignet man sich oft für eine Tupelsperre.

Question 27

Definition: Share-Lock

Answer 27

Hier wird die Sperre unter mehreren Transaktionen geteilt, und soll dafür sorgen, das diese Transaktionen lesenden Zugriff haben, aber keine Änderungen vornehmen.

Question 28

Definition: Exclusive Lock

Answer 28

Diese Sperre ist für Änderungen (Schreiben) vorgesehen und lässt deswegen nur eine Transaktion zu einem gewissen Zeitpunkt diese Sperre belegen.

Question 29

Definition: Deadlocks bei Transaktionen

Answer 29

Eine Verklemmung, bei der mindestens zwei Transaktionen gegenseitig auf die Freigabe eines oder mehrerer Locks warten.

Question 30

Welches der 3 Probleme lösen Sperren

Answer 30

Sperren lösen tatsächlich nur das Problem der Abhängigkeit von nicht abgeschlossenen Transaktionen. Bei den anderen 2 hofft man einfach nicht auf Deadlocks oder man löst sie manuell.

Question 31

Vorgehensweise: Deadlockauflösung

Answer 31

1) Wartezeiten beobachten und bei abnormalen Wartezeiten die Transaktion mit Fehler abbrechen
2) Hiernach einen Wartegraph zeichnen um zu prüfen ob ein geschlossener Graph (Transaktionen verweisen immer aufeinander)
3) Eine beliebige Transaktion im Graphen zurücksetzen bzw. neu starten
4) Jetzt können alle Locks weider freigegeben werden.

Question 32

Definition: Problem der Verlorengegangenen Änderung

Answer 32

Zwei Transaktionen ändern (fast) gleichzeitig. Eine Änderung geht verloren da die spätere Transaktion die Änderung zu schnell überschreibt.

Question 33

Definition: Problem der Abhängigkeit von nicht abgeschlossenen Transaktionen

Answer 33

Daten werden gelesen, die mittels Rollback zurückgesetzt werden.

Question 34

Definition: Problem der Inkonsistenz der Daten

Answer 34

Fehlerhafte Daten werden gelesen, wenn andere Transaktionen gleichzeitig ändern