CONCURRENCY & RECOVERY

CONCURRENCY & RECOVERY

Concurrency : banyak transaksi yang dijalankan secara bersamaan.

Hampir semua DBMS adalah multiuser, sehingga berpeluang terjadinya inkonsistensi basis data. Maka perlu adanya pengendalian persaingan eksekusi transaksi (concurrency control).

Alasan mengapa transaksi yang konkuren banyak dipilih dibandingkan transaksi secara serial:

a.  Idle time (waktu menganggur) kecil.

Aktivitas transaksi terbagi 2, yaitu:

  • Aktivitas I / O, seperti pengaksesan disk, penulisan ke monitor.
  • Aktivitas CPU, seperti proses perhitungan, pembandingan.

Operasi I / O dan CPU bisa dikerjakan secara paralel, dan bisa terjadi dari transaksi yang berbeda.  Jika keparalelan ini bisa dioptimalkan, maka akan meningkatkan performansinya, atau dengan kata lain waktu pakai perangkat CPU dan I/O lebih berdaya guna, karena idle time-nya kecil.

  1. Response time (waktu tanggap) lebih baik.

Transaksi pada suatu sistem ada banyak/beragam.  Ada yang singkat dan ringan, dan ada pula yang berat.  Semua transaksi itu berbeda waktu prosesnya.  Jika transaksi-transaksi itu dikerjakan secara serial maka dapat terjadi situasi dimana transaksi yang ringan dan butuh waktu singkat harus menunggu selesainya transaksi yang berat dan panjang, sehingga response time-nya menjadi rendah dan tidak dapat diprediksi.

Masalah umum yang terjadi pada sistem yang konkuren:

  1. Masalah kehilangan modifikasi
  2. Masalah kehilangan modifikasi sementara
  3. Masalah analisa yang tidak konsisten

 

1. MASALAH KEHILANGAN MODIFIKASI

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

Baca R

t1

=

=

|

=

=

t2

Baca R

=

|

=

Modifikasi R

t3

=

=

|

=

=

t4

Modifikasi R

=

|

=

  • Transaksi A membaca R pada t1, transaksi B membaca R pada t2.
  • Transaksi A memodifikasi R pada t3.
  • Transaksi B memodifikasi record yang sama pada t4.
  • Modifikasi dari transaksi A akan hilang karena transaksi B akan memodifikasi R tanpa memperhatikan modifikasi dari transaksi A pada t3.

2. MASALAH MODIFIKASI SEMENTARA

Masalah ini timbul jika transaksi membaca suatu record yang sudah dimodifikasi oleh transaksi lain tetapi belum terselesaikan (uncommited), terdapat kemungkinan kalau transaksi tersebut dibatalkan (rollback).

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

=

t1

Modifikasi R

=

|

=

Baca R

t2

=

=

|

=

=

t3

rollback

=

|

=

  • Transaksi B memodifikasi record R pada t1
  • Transaksi A membaca R pada t2.
  • Pada saat t3 transaksi B dibatalkan.
  • Maka transaksi A akan membaca record yang salah.

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

=

t1

Modifikasi R

=

|

=

Modifikasi R

t2

=

=

|

=

=

t3

rollback

=

|

=

  • Pada waktu t2 transaksi A memodifikasi R
  • Karena transaksi B dibatalkan pada waktu t3, maka transaksi A memodifikasi record yang salah.

 

3. MASALAH ANALISA YANG TIDAK KONSISTEN

Nilai 1 = 40                Nilai 2 = 50                Nilai 3 = 30

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

Baca nilai 1 (40)

Juml = 40

t1

=

=

=

|

=

Baca nilai 2 (50)

Juml = 90

t2

=

=

|

=

=

t3

Baca nilai 3 (30)

=

|

=

=

t4

Modifikasi nilai 3

30 ” 20

=

|

=

t5

Baca nilai 1 (40)

|

=

t6

Modifikasi nilai 1

40 ” 50

|

=

t7

Commit

|

Baca nilai 3 (20)

Juml = 110

(bukan 120)

t8

=

|

 

  • Transaksi A menjumlah nilai 1, nilai 2 dan nilai 3.
  • Transaksi B ” nilai 1 + 10 ; nilai 3 – 10
  • Pada waktu  t8, transaksi A membaca nilai yang salah karena nilai 3 sudah dimodifikasi menjadi 20 (transaksi B sudah melakukan commit sebelum transaksi A membaca nilai 3).

Note:

  • Commit adalah operasi yang menyatakan bahwa suatu transaksi sudah terselesaikan / sukses (successful end-of-transaction).
  • Rollback adalah operasi yang menyatakan bahwa suatu transaksi dibatalkan (unsuccessfull end-of-transaction).

Dengan adanya masalah di atas, maka dibutuhkan suatu concurrency control.

Mekanisme Concurrency Control:

  1. Locking.
  2. Time Stamping

1.  LOCKING

Locking adalah salah satu mekanisasi pengontrolan konkuren.

Konsep dasarnya adalah:  ketika suatu transaksi memerlukan jaminan kalau record yang diinginkan tidak akan berubah secara mendadak, maka diperlukan kunci untuk record tersebut.

Fungsinya kunci (lock) adalah dengan menjaga record tersebut agar tidak dimodifikasi oleh transaksi lain.

Cara kerja dari kunci:

1. Pertama kita asumsikan terdapat 2 macam kunci:

  • Kunci X : kunci yang eksklusif.
  • Kunci S : kunci yang digunakan bersama-sama.

2. Jika transaksi A menggunakan kunci X pada record R, maka permintaan dari transaksi B untuk suatu kunci pada R ditunda, dan B harus menunggu sampai A melepaskan kunci tersebut.

3. Jika transaksi A menggunakan kunci S  pada record R, maka:

  • Bila transaksi B ingin menggunakan kunci X, maka B harus menunggu sampai A melepaskan kunci tersebut.
  • Bila transaksi B ingin menggunakan kunci S, maka B dapat menggunakan kunci S bersama A.

Tabel Kunci:

 

X

S

X = kunci X

X

N

N

Y

S = kunci S

S

N

Y

Y

N = No

Y

Y

Y

Y = Yes

4. – Bila suatu transaksi hanya melakukan pembacaan saja, secara otomatis ia memerlukan kunci S ” baca (S)

– Bila transaksi tersebut ingin memodifikasi record maka secara otomatis ia memerlukan kunci S ” memodifikasi (X)

– Bila transaksi tersebut sudah menggunakan kunci S, setelah itu ia akan memodifikasi record, maka kunci S akan dinaikan ke level kunci X.

5. Kunci X dan kunci S akan dilepaskan pada saat synchpoint (synchronization point).  Synchpoint menyatakan akhir dari suatu transaksi dimana basis data berada pada state yang konsisten.  Bila synchpoint ditetapkan maka:

  • Semua modifikasi program menjalankan operasi commit atau rollback.
  • Semua kunci dari record dilepaskan.

MASALAH KEHILANGAN MODIFIKASI

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

Baca R

(kunci S)

t1

=

=

|

=

=

t2

Baca R

(kunci S)

=

|

=

Modifikasi R

(kunci S)

tunggu

t3

=

=

|

=

=

t4

Modifikasi R

(kunci X)

tunggu

=

|

=

|

=

tunggu

|

tunggu

  • Pada waktu t3, transaksi A memerlukan kunci X, maka transaksi A harus menunggu sampai B melepaskan kunci S.
  • Transaksi B juga harus menunggu pada t4.
  • Maka tidak akan ada yang kehilangan modifikasi, tetapi terdapat keadaan baru yaitu deadlock.

MASALAH MODIFIKASI SEMENTAR

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

=

t1

|

Modifikasi R

(kunci X)

=

|

=

Baca R

Kunci (S)

tunggu

t2

|

|

=

=

|

=

=

t3

|

Synchpoint

(kunci X dilepas)

tunggu

|

=

Baca R kembali

(kunci S)

T4

=

|

=

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

=

t1

|

Modifikasi R

(kunci X)

=

|

=

Modifikasi R

(kunci X)

tunggu

t2

|

=

=

|

=

=

tunggu

t3

|

Synchpoint

(kunci X dilepas)

Modifikasi R

(kunci X)

|

|

=

=

  • Transaksi A pada t2 tidak dapat dijalankan langsung, tetapi harus menunggu sampai B melepas kunci X.
  • Bila B sudah mencapai synchpoint, maka kunci X dilepaskan dan A dapat meneruskan prosesnya.
  • Maka transaksi A tidak akan terjadi kesalahan dalam membaca, karena sudah mencapai synchpoint.

MASALAH ANALISA YANG TIDAK KONSISTEN

Nilai 1 = 40                Nilai 2 = 50                Nilai 3 = 30

Transaksi A

Waktu

Transaksi B

=

|

=

Baca nilai 1 (40)

(kunci S)

Juml = 40

t1

|

|

=

=

=

|

=

Baca nilai 2 (50)

(kunci S)

Juml = 90

t2

|

|

=

=

=

=

|

=

=

t3

|

Baca nilai 3 (30)

(kunci S)

=

|

=

=

t4

|

|

Modifikasi nilai 3

(kunci X)

30 ” 20

=

|

=

t5

|

Baca nilai 1 (40)

(kunci S)

|

=

t6

|

|

Modifikasi nilai 1

(kunci X)

tunggu

|

=

Baca nilai 3 (20)

(kunci S)

tunggu

t7

|

|

=

=

tunggu

  • Transaksi B pada t6 tidak diijinkan, karena memerlukan kunci X maka B harus menunggu sampai A melepaskan kunci S kepada nilai 1.
  • Pada t7 transaksi A juga tidak dapat langsung dilaksanakan, karena B menggunakan kunci X pada nilai 3.  Maka A harus menunggu B melepaskan kunci X pada nilai 3.
  • Transaksi A akan membaca nilai yang benar, tapi timbul masalah baru yaitu deadlock.

Dengan menggunakan locking, maka tidak ada transaksi yang akan kehilangan modifikasi.  Tapi, terdapat keadaan / masalah baru yaitu Deadlock, yaitu suatu kondisi dimana ke-2 transaksi dalam keadaan menunggu, sehingga keduanya tidak akan pernah selesai dieksekusi.

Jika pelepasan kunci terlalu cepat dilakukan, maka bisa terjadi inkonsistensi informasi.  Tapi bila dilepas di akhir transaksi, bisa terjadi deadlock.  Hal ini merupakan kondisi dilematis pada sebuah sistem konkuren yang memanfaatkan mekanisme locking.

  1. 2.    TIME STAMPING

Salah satu alternatif concurrency control yang dapat menghilangkan deadlock adalah time stamping. Secara umum, timestamping (TS) adalah  penanda waktu saat transaksi terjadi.  Hal ini untuk mengurutkan eksekusi transaksi agar sama dengan eksekusi serial.

Time stamp dapat berupa:

  1. waktu sistem saat transaksi dimulai, atau
  2. penghitung logik (logical counter) yang terus bertambah nilainya tiap kali terjadi transaksi baru.

Jika timestamp transaksi a lebih kecil daripada timestamp transaksi b , atau

TS(Ta) < TS(Tb),  maka transaksi a (Ta) selalu dilaksanakan sebelum transaksi b (Tb).

Contoh:

Misal rekaman pada basis data memuat TS 168, yang mengidentifikasikan transaksi dengn TS 168 adalah transaksi yang terkemudian yang sukses mengupdate rekaman yang bersangkutan.  Maka jika ada transaksi dengan TS 170 mencoba mengupdate rekaman yang sama, maka update ini akan diijinkan, karena TS yang dimiliki lebih kemudian dari TS pada rekaman.  Saat transaksi ini dilakukan, TS pada rekaman akan diatur menjadi 170.  Sekaran, jika transaksi yang akan mengupdate rekaman tersebut memiliki TS 165, maka update ditolak karena TS-nya < TS di rekaman.

Selain transaksi, item data juga memiliki nilai time stamp. Untuk setiap item data Q, ada 2 nilai time stamp, yaitu:

  1. Read time stamp atau R-timestamp(Q), yang menunjukkan nilai TS terbesar dari setiap transaksi yang berhasil menjalankan operasi read(Q).
  2. Write time stamp atau W-timestamp(Q), yang menunjukkan nilai TS terbesar dari setiap transaksi yang berhasil menjalankan operasi write(Q).

Timestamp ini akan selalu diperbarui ketika ada perintah baru read(Q) atau write(Q) yang dijalankan.

Time-stamping Ordering Protocol

Protokol ini menjamin bahwa tiap operasi read dan write yang memiliki konflik dieksekusi sesuai urutan TS.

1. Untuk transaksi Ta yang menjalankan operasi read(Q)

  1. Jika TS(Ta) < W-TS(Q) maka transaksi Ta perlu membaca kembali nilai Q yang telah ditulis dan transaksi Ta akan dibatalkan (rollback).
  2. Jika TS(Ta) ≥ W-TS(Q) maka operasi read dieksekusi, dan R-TS(Q) diisi dengan nilai terbesar diantara TS(Ta) dan R-TS(Q).

2. Untuk transaksi Ta yang menjalankan operasi write(Q):

  1. jika TS(Ta) < R-TS(Q) maka nilai Q yang baru dihasilkan Ta tidak akan dimanfaatkan lagi, dan sistem berasumsi bahwa nilai tersebut tidak pernah dihasilkan.  Karena itu operasi write ditolak, dan transaksi Ta di rollback.
  2. jika TS(Ta) < W-TS(Q) maka itu berarti transaksi Ta sedang berusaha melakukan penulisan nilai Q yang kadaluarsa.  Maka operasi wrwite ini akan ditolak dan transaksi Ta akan di rollback.
  3. Di luar kondisi a dan b di atas, operasi write dieksekusi dan W-TS(Q) diberi nilai baru yang sama dengan TS(Ta).

Terhadap transaksi Ta yang di rollback, akan diberikan sebuah timestamp yang baru dan diulang kembali.

Properti timestamp:

  1. Uniqueness : masing-masing timestamp suatu transaksi adalah unik.
  2. Monotonicity : 2 timestamp yang dihasilkan transaksi yang sama meningkat secara monoton.

Cara pemberian nilai timestamp:

  1. Global (systemwide) monotonically increasing number
  2. Local (site) monotonically increasing number.

Sumber

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s