MOSS併發控制協議(資料庫中的分散式鎖)


這是一種用於控制分散式資料庫環境中併發性的協議。它有助於確保分散式資料庫系統中資料的完整性和一致性。資料庫中的併發控制允許多個事務同時訪問相同的資料。在本文中,我們將討論規則和法規。在應用MOSS併發控制協議時,需要牢記這一點。

分散式鎖概述

分散式鎖是一種機制。它用於同步對分散式計算環境中共享資源的訪問。它涉及鎖定共享資源以防止其他事務同時訪問它們。分散式鎖可以分為兩種型別:樂觀鎖和悲觀鎖。

  • 在樂觀鎖中,事務在訪問共享資源之前不會獲取鎖。但是,當事務嘗試提交時會檢測到衝突。

  • 在悲觀鎖中,事務在訪問共享資源之前會獲取鎖。從一開始就避免衝突。

MOSS併發控制協議

MOSS是一種基於樂觀鎖的分散式鎖協議。它專為多版本併發控制(MVCC)系統設計,並提供事務級序列化。該協議維護共享資料的連續性。它使用基於時間戳的技術來檢測和解決衝突。在MOSS中,每個事務都會分配一個唯一的時間戳,每個寫操作也都有一個時間戳。當一個事務想要訪問共享資源時。它首先檢查該資源上最後一次成功寫操作的時間戳。如果該資源由於該時間戳而沒有被修改,則事務可以訪問它。否則,事務將回滾。它必須使用新的時間戳重新啟動。

以下是演算法:

  • 分層事務 - 該系統用於處理分層事務,這意味著它們具有父子關係。

  • 鎖定資料 - 事務以某種模式(M)獲取資料項(X)的鎖。

  • 持有鎖 - 事務(T)以模式(M)持有鎖,直到它完成。

  • 鎖的繼承 - 如果子事務(T1)提交,則其父事務繼承鎖並保持它,直到所有子事務都完成。

  • 訪問已鎖定資料 - 如果事務持有資料項(X)的鎖,則可以訪問它。但是,如果它從子事務繼承了鎖,則不能訪問資料項(X)。

  • 保留鎖 - 保留鎖是一個佔位符,指示層次結構之外的子事務無法獲取鎖,但後代子事務可以。

  • 保留鎖 - 一旦事務成為後代子事務鎖的保留者,它就會一直保持保留者狀態,直到事務完成。

關於此協議的一般鎖定規則:

  • 讀取鎖獲取 - 如果沒有後代持有X的寫鎖,並且所有持有X的寫鎖的事務都是T1的祖先,則子事務(T1)可以獲取資料項(X)的讀取鎖。

  • 寫入鎖獲取 - 如果沒有其他子事務持有X的讀/寫鎖,並且所有持有X的讀/寫鎖的事務都是T1的祖先,則子事務(T1)可以獲取資料項(X)的寫鎖。

  • 鎖繼承 - 當子事務(T1)完成執行時,父事務以相同的模式繼承T1持有的鎖。

  • 提交時釋放鎖 - 當頂級子事務(T3)提交時,其所有後代都會釋放它們持有的鎖,包括保留鎖。

  • 中止時釋放鎖 - 當子事務(T3)中止時,它會釋放它持有的所有鎖,包括保留鎖。從中止事務起源的所有子事務也將中止,如果它們已開始執行,則必須從頭開始。

MOSS協議的優點

與併發控制協議相比,MOSS協議具有幾個優點。

  • 它專為分散式系統設計。它可以處理高水平的併發性。

  • 它不需要在訪問之前鎖定共享資源,從而減少了爭用並提高了效能。

  • MOSS還提供事務級序列化,這確保事務按正確的順序執行並防止事務之間的衝突。

MOSS協議示例

考慮一個由多個節點組成的分散式資料庫系統。每個節點都具有相同資料的副本。當事務想要修改一段資料時,它首先檢查該資料段上最後一次成功寫操作的時間戳。如果時間戳早於事務的時間戳,則事務可以修改資料。否則,事務將回滾,並且必須使用新的時間戳重新啟動。

將MOSS協議與其他併發控制協議(如兩階段鎖定和樂觀併發控制)進行比較。MOSS協議專為分散式系統設計,可以處理高度的併發性,而兩階段鎖定更適合於集中式系統。樂觀併發控制要求事務自行檢測和解決衝突,而MOSS在協議級別提供衝突解決。

MOSS協議的實現

在分散式資料庫系統中,MOSS協議分幾個步驟實現。

  • 每個事務都會分配一個唯一的時間戳。每個寫操作也都有一個時間戳。

  • 當事務嘗試訪問共享資源時,它會檢查該資源上最後一次成功寫操作的時間戳。

  • 如果該資源自該時間戳以來未被修改,則事務可以訪問它。否則,事務將回滾。它必須使用新的時間戳重新啟動。

  • 最後,透過比較事務的時間戳來解決事務之間的衝突。回滾具有較舊時間戳的事務。

實施中的挑戰

在實現MOSS協議時,挑戰在於處理網路延遲和訊息延遲。它可能會不必要地回滾事務,這意味著效能下降。為了克服這一挑戰,可以透過減少節點之間傳送的訊息數量以及使用結合了樂觀鎖和悲觀鎖的混合鎖定技術來最佳化MOSS協議。

結論

總之,MOSS併發控制協議是資料庫系統中分散式鎖的解決方案。

  • 它在保持共享資料的一致性和完整性的同時,提供高併發性和效能。它專為分散式系統設計,並提供事務級可序列化。

  • 它有助於確保分散式資料庫系統中共享資料的一致性和完整性。

  • 它比其他併發控制協議具有許多優點。主要優點之一是高併發性和效能。

  • 它適用於多版本併發控制系統。但是,在實施MOSS協議時存在一些挑戰。這些挑戰是網路延遲和訊息延遲。但是,可以透過使用最佳化的技術來解決這些問題。

更新於:2023年5月17日

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