Section 5: Le parallélisme, les accès concurrents, le verrouillage des données et les cadenas1 Le parallélisme le parallélisme les accès concurrents le

Section 5: Le parallélisme, les accès concurrents, le verrouillage des données et les cadenas 1

Le parallélisme

• le parallélisme• les accès concurrents• le verrouillage des données• Les cadenas• Chapitre 12 du manuel de

référence


Le parallélisme en Java

• Gérer via les fils d’exécution• « threads »

• Un fil d’exécution est un traitement indépendant

• Utilisé quand un autre traitement puet se faire dans les temps morts• Accès disque• Réflexion de l’utilisateur• Délai réseau


Exemple

class ThreadDemo extends Thread{

private String name;

public ThreadDemo(String name)

{

this.name = name;

}

public void run()

{

int count = 100;

while (count>0)

{

count--;

..

Thread.sleep(100); System.out.println(“Thread “+name);

..

}

}}


Démarrer un fil d’exécution

ThreadDemo thA = new ThreadDemo(“Thread A”);

ThreadDemo thB = new ThreadDemo(“Thread B”);

ThreadDemo thC = new ThreadDemo(“Thread C”);

thA.start();

thB.start();

thC.start();


Objets partagés

• Quand 2 Threads travaillent en même temps sur les mêmes données

• interfèrent l’une avec l’autre• Résultent en des données

inconsistentes• Plusieurs solutions


Synchronised

• Un seul fil d’exécution à la fois• Un seul fil a la “main” dans un

objet synchronisé


Utiliser synchronised (i)

class IntTest

{

private int value;

public IntTest(int value)

{

this.value = value;

}

public synchronized void increment()

{

value++;

}


Utiliser synchronised(ii)

public synchronized void decrement()

{

value—-;

}

}


Autre solution

• Wait et Notify• Wait

• Relâcher l’exécution • Donner la main à un autre fil d’exécution

• Notify• Informer au moins un Thread que des

conditions ou des variables globales ont changées


Le parallélisme distribué

• Dans un système client-serveur, les clients accèdent en parallèle aux données centrales

• Habituellement, ces données sont conservées dans un système de base données plutôt que dans la mémoire

• D’où le besoin de gestion de la concurrence


Modèles de gestion de la concurrence

• Basé sur le concept des cadenas de lecture et/d’écriture

• Plusieurs lecteurs/un seul écrivain à la fois


Cadenas/lecture/écriture

Type de Cadenas Cadenas en lecture demandé

Cadenas en écriture demandé

aucun Permis Permis

Lecture Permis Attendre

Écriture Attendre Attendre


Logique d’affaire

• Une transaction d’affaire peut lire et modifier plusieurs enregistrements• Dans une même table• Dans plusieurs tables• Dans plusieurs bases de données sur

un même serveur• Sur plusieurs serveurs de base de

données


Le graphe de l’étreinte fatale

T1

T2

T3

T1 attend T3


Plusieurs niveaux de cadenas

• Enregistrement• Page• Table• Base de données au complet


Diverses stratégie du cadenas

• Les SGBD permettent plusieurs formes de gestion des cadenas de la base de données

• Cela permet de troquer • Performance

• versus

• Moment d’exécution de l’accès concurrent


Trois problèmes

• Lecture sale (“dirty reads”) • A transaction reads data written by concurrent

uncommitted transaction. • Lecture non-rejouable (“non-repeatable reads”)

• A transaction re-reads data it has previously read and finds that data has been modified by another transaction (that committed since the initial read).

• Lecture fantome ( “phantom read” )• A transaction re-executes a query returning a set of rows

that satisfy a search condition and finds that the set of rows satisfying the condition has changed due to another recently-committed transaction.


Quatre grande stratégie d’isolation

• 4 niveaux d’isolation définis par le standard SQL• Read uncommited

• Lire les données, même les données modifiées en cours de transactions

• Read commited• Ne lire que les données commises

• Read repeatable• Proche du Cursor Stability (CS)• L’ensemble des données lues sont cadenassées jusqu’à ce que la

transaction atteigne un « commit »• Une relecture dans une même transaction donne exactement les

mêmes résultats• Serializable

• Sérialise l’exécution des transactions• L’ensemble des tables accédées par une transaction sont

cadenasées


Isolation Level Dirty Read Non-Repeatable Read

Phantom Read

Read uncommitted

Possible Possible Possible

Read committed

Not Possible Possible Possible

Repeteable read

Not Possible Not Possible Possible

Serializable Not Possible Not Possible Not Possible


Les transactions

- Chapitre 13 du manuel de référence


Une transaction typique

• Un client commande un item• Le système vérifie que l’item est

disponible• Si l’item est disponible, alors l’item est

affecté à ce client et le total d’items disponible est décrémenté de un.

• Si le total de l’item est bas, alors placer une commande pour recommander cet item


Un exemple de transaction

• Commander de nouveau chèque. • Simple!

• Regardez

1. the database for the account management website has to be updated (system web). usually the database is not the accounting database.2. an entry must be made in the electronic fund transfer database (system eft). 1 for withdrawing money from customer account, 1 for transfer to checking processing company, 1 for service charge to the bank3. an entry must be made in the accounting database (system M)4. an entry must be made in the transaction validation database (system DW)5. an entry must be made in the data warehousing database6. a call to the check processing system (system CP) must be made. if the system is down, the transaction has to be saved and processed in a batch later.7. a entry must be made for the customers account info in system CP8. an entry must be made for a new order in system CP9. the order number returned by system CP must be saved to system Web, EFT and M.


Une transaction

• I'll be even more specific with the scenario. How would you solve this problem.

1. 5 different systems. some are not in your control2. each transaction requires multiple insert/updates to each system3. a transaction must not be committed, if the transaction log fails. ie, an insert to the transaction log database fails. therefore, if 3 inserts are performed with the same connection, you can't just rollback all three. 4. some database tables have triggers, which rely on data in other tables. therefore, some inserts are dependent on other inserts and sequence is critical5. the transaction has to finish within 30 seconds6. the systems are remote7. the commit threshold depends on the context of each transaction, and therefore varies significantly.


ACID

• Propriétés désirées d’une transaction: • Atomicity, Consistency, Isolation et Durability• Atomique, Consistant, Isolé et Durable

• Atomique• Une transaction doit être atomique, faite au complet ou

aucunement faite• Consistente

• Une transaction doit en tout temps laisser les données persistantes dans un état cohérent, par exemple une transaction de débit-crédit

• Isolation• Une transaction ne doit pas être affectée par les autres

transactions• Durable

• Après la transaction, ses effets sont permanents et durables dans la base de données


Niveaux de complexité

• Élémentaire:• transaction sur une table• Sur une base de donnée

• Plusieurs tables• Sur un serveur applicatif, J2EE

• Avec les composants J2EE d’affaires• Des sous-systèmes de communications

asynchrones: JMS• Sur plusieurs systèmes


Ressources

• Gourmandes en ressources• Connexions BD• Lock• Etc…• Temps


Transactions

• Courtes• Rapide• Synchrone• Sous le contrôle du système

• Longues• Interventions externes• Asynchrones• Avec un système de communications

asynchrones• Longues en temps


Transactions distribués

• Utiles pour 2 raisons• Elles permettent plus de concurrence

entre des systèmes différents• Elles permettent plus de flexibilités

dans les politiques d’annulation des transactions


Protocole d’engagement en 2 phases

• Two phase commit protocols• Protocole standard pour maintenir

les propriétés ACID• Gère quant une transaction doit

être annulée ou poursuivie• Basé sur le vote• Peut être utilisé pour les

transactions imbriquées


• Début de transaction pour tous• Modifications aux données sur les

différents systèmes• Fin du travail• Vote-Veto (Go/Nogo)• Retour arrière ou fin transaction


Règles de contrôle dans les transactions imbriquées

• Les transactions parentes ne peuvent pas s’exécuter en même temps que les transactions enfants

• Les enfants vont hériter des cadenas de leur parent

• Si une transaction imbriquée veut un cadenas de lecture, alors il est accordé seulement si les détenteurs des cadenas d’écriture sont des ancêtres

• Si une transaction imbriquée veut un cadenas d’écriture, alors il est accordé seulement si les détenteurs des cadenas sont des ancêtres


Règles de contrôle dans les transactions imbriquées

• Quand une transaction fait le commit, alors tous les cadenas sont transmis à son parent

• Quand une transaction termine abruptement, alors tous ses cadenas sont enlevés


Étreinte fatale distribuée

• Quand il y a une contention sur une ressource commune au travers d’un système distribué

• Prendre un serveur central pour résoudre les étreinte fatale n’est pas pratique

• Les meilleurs modèles de solutions se font en passant des messages sur le réseau


An edge chasing algorithm (i)

When a server detects that a transaction T1 has started waiting for another transaction T2 it sends an item of data T1 T2, known as a probe, to the server which contains the data item which is blocking T2. If there are a number of transactions sharing the lock then the probe is also sent to them.


An edge chasing algorithm (ii)

When a server receives a probe T1 T2 it checks whether T2 is waiting for another transaction, say T3. If it is then the probe is augmented to be T1 T2 T3 and if T3 is waiting it is forwarded on to the server which holds the data that it is waiting for.


An edge chasing algorithm (iii)

When a server receives a probe and attempts to augment it, it will check for cycles. For example if a probe is T1 T2 T3 T4 and an attempt is made to augment the probe with T2 to form T1 T2 T3 T4 T2 and form a cycle then a potential deadlock can be detected. When the deadlock is detected one of the transactions in the probe is aborted.


Les moniteurs transactionnels

• Logiciels qui mettent en place les propriétés ACID des transactions

• Gère aussi le contrôle du parallélisme des transactions

• Ont été développé depuis l’époque des ordinateurs centraux

• Cachent aux programmeurs plein de détails pointus


CICS, un exemple

• IBM• Démarre, gère et termine les fils d’exécution• Gère les ressources matérielles et logicielles• Récupère les transactions qui échouent• Partage la charge de travail entre plusieurs

ressources• Gère les disfonctionnements, autant matériel

que logiciel


Java Transaction Architecture - JTA

• Standard Java pour les appels à un service de gestion de transaction

• Habituellement fait automatiquement par les appels SQL ou les EJB

• Peut être programmé manuellement• Une grande diversité d’implémentations

• Référence• http://www.developer.com/java/ent/article.php/2224921• http://www.theserverside.com/resources/article.jsp?l=Nuts-and-Bolts-of-Transaction-Processing• http://java.sun.com/products/jta

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