Блокировки как механизм управления параллельными транзакциями: понятие блокировки, хранение блокировок, виды блокировок

Блокировка заключается в следующем. Когда некоторая транзакция получает доступ к элементу БД, механизм блокировки позволяет отклонить попытки получения доступа к этим же данным со стороны других транзакций.

Блокировка – это проявление консервативного подхода к управлению.

Блокировки хранятся СУБД в таблице в виде (<элемент>, <тип блокировки>, <транзакция>). В качестве элементов могут быть выступать кортежи, части кортежей, отношения, блоки (страницы). Большие элементы уменьшают пространство, занимаемое таблицей блокировок и время на ее обработку. Маленькие элементы позволяют большему числу транзакций работать одновременно. На практике блокировка транзакции редко охватывает только один элемент. Например, при индексированных файлах требуется как минимум блокировка двух элементов – в индексном и главном файле. Большинство запросов требуют обращения больше, чем к одной таблице. При вставке новой записи должна осуществляться проверка уникальности первичного ключа, ограничения других полей, то есть необходимо блокировать все отношение, а возможно и связанные с ним отношения.

Блокировки бывают на чтение и на запись. Блокировка на чтение означает, что транзакция сможет читать этот элемент, но не сможет изменять, другие же транзакции так же смогут читать этот элемент, но не изменять его. То есть другие транзакции так же смогут установить блокировку чтения на этот элемент. Блокировка на запись означает, что элемент данных может как читаться, так и изменяться транзакцией. При этом ни какая другая транзакция не может получить доступ к элементу ни по чтению, ни по записи.

Обработка данных, с использованием механизма блокировок, ведется следующим образом.

1 Если транзакции необходимо получить доступ к элементу, она должна вначале выполнить блокировку этого элемента.

2 Если элемент еще не заблокирован, то устанавливается блокировка запрашиваемого вида и транзакция получает доступ к элементу.

3 Если элемент уже заблокирован, то выполняется анализ существующей и запрашиваемой блокировки. Если они обе на чтение, то на элемент устанавливается еще одна блокировка и транзакция получает доступ на чтение. В противном случае транзакция переходит в состояние ожидания, которое будет продолжаться до тех пор, пока с элемента не будут сняты существующие блокировки.

4 Транзакция продолжает удерживать блокировку элемента до тех пор, пока она явным образом не освободит элемент. Это происходит либо в ходе выполнения транзакции, либо по ее окончании, как успешном, так и не успешном.

Кроме этого, в некоторых системах разрешено устанавливать блокировку на чтение, которая позже может расширяться и преобразовываться в блокировку на запись. Такой подход повышает эффективность, так как позволяет транзакции вначале проанализировать данные, перед тем как устанавливать более жесткую блокировку.

Рассмотрим, как блокировки решают аномалию потерянного обновления

Перед чтением вторя транзакция установила блокировку, поэтому первая перешла в режем ожидания до тех пор, пока вторая не разблокирует элемент. /*Сейчас соответствует последовательному выполнению транзакций – значение элемента тоже, а раньше было – 90 */

Остальные аномалии решаются таким же способом, то есть если без блокировок транзакция свободно читала или писала необходимый ей элемент, то при наличии блокировок и их упорядоченности, транзакция будет переведена в режим ожидания и доступ, провоцирующий конфликт не будет осуществлен.