Seguridad F

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Concurrencia
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INTRODUCCIÓN

• La definición de concurrencia en términos
  generales es
•  Coincidencia de varios sucesos o cosas a un
  mismo tiempo
• La concurrencia en las bases de datos
• Se refiere al hecho de que los Sistemas
  Administradores de Base de Datos permiten que
  muchas transacciones accedan a una misma Base de
  Datos a la vez.
• Cuando existen varios usuarios intentando
  modificar los datos al mismo tiempo, se necesita
  establecer algún tipo de control para que dichas
  modificaciones de un usuario no interfieran en
  las de los otros, a este sistema se le denomina
  control de concurrencia.
• Los sistemas de control de concurrencia deben
  garantizar la propiedad de aislamiento de
  transacciones que se ejecutan de manera
  concurrente.

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DEFINICIÓN DE CONCURRENCIA

• En el campo informático, el termino concurrencia
  se refiere a la capacidad de los Sistemas de
  Administración de Base de Datos (DBMS), de
  permitir que múltiples procesos sean ejecutados
  al mismo tiempo, y que también puedan interactuar
  entre sí.
• Los procesos concurrentes pueden ser ejecutados
  realmente de forma simultánea, sólo cuando cada
  uno es ejecutado en diferentes procesadores. En
  cambio, la concurrencia es simulada si sólo
  existe un procesador encargado de ejecutar todos
  los procesos, simulando la concurrencia,
  ocupándose de forma alternada de uno y otro
  proceso a muy pequeños intervalos de tiempo. De
  esta manera simula que se están ejecutando a la
  vez.
• Algunos casos de concurrencia
• La multiprogramación El procesador es
  compartido dinámicamente por varios procesos.
• Aplicaciones estructuradas Se implementa como
  un conjunto de procesos concurrentes.
• También se tiene que la misma estructura recién
  mencionada es utilizada en el diseño de los
  sistemas operativos, los cuales se implementan
  como un conjunto de procesos.
• Debido a que los procesos concurrentes en un
  sistema pueden interactuar entre otros también en
  ejecución, el número de caminos de ejecución
  puede ser extremadamente grande, resultando en un
  comportamiento sumamente complejo. Las
  dificultades asociadas a la concurrencia han sido
  pensadas para el desarrollo de lenguajes de
  programación y conceptos que permitan hacer la
  concurrencia más manejable.

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TRANSACCIONES

• El control de concurrencia permite que sus
  usuarios asuman que cada una de sus aplicaciones
  se ejecuta atómicamente, como si no existieran
  otras aplicaciones ejecutándose concurrentemente.
  Esta abstracción de una ejecución atómica y
  confiable de una aplicación se conoce como una
  transacción
• Informalmente, una transacción es la ejecución de
  ciertas instrucciones que acceden a una base de
  datos compartida.
• Cada transacción accede a información compartida
  sin interferir con otras, si una transacción
  termina normalmente, todos sus efectos son
  permanentes, en caso contrario no tiene afecto
  alguno.
• Durante una transacción la base de datos pierde
  su consistencia, la que debe restituirse al
  momento de finalizar la transacción.

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PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE UNA TRANSACCIÓN

• Atomicidad Se refiere al hecho de que una
  transacción se trata como una unidad de
  operación.
• Consistencia La consistencia de una transacción
  es simplemente su correctitud.
• las transacciones no violan las restricciones de
  integridad de una base de datos.
• Aislamiento Una transacción en ejecución no
  puede revelar sus resultados a otras
  transacciones concurrentes antes de finalizar.
• Permanencia Es la propiedad de las transacciones
  que asegura que una vez que una transacción
  finaliza exitosamente, sus resultados son
  permanentes y no pueden ser borrados de la base
  de datos por alguna falla posterior.  
• En esencia, lo que se persigue con el
  procesamiento de transacciones es, por una parte
  obtener una transparencia adecuada de las
  acciones concurrentes a una base de datos y por
  otra, manejar adecuadamente las fallas que se
  puedan presentar en una base de datos.
• El procesamiento de transacciones es una de las
  tareas más importantes dentro de un sistema de
  base de datos, pero a la vez, es una de las más
  difíciles de manejar debido a diversos aspectos,
  tales como
• Confiabilidad Puesto que los sistemas de base de
  datos en línea no pueden fallar.
• Disponibilidad Debido a que los sistemas de base
  de datos en línea deben estar actualizados
  correctamente todo el tiempo.
• Tiempos de Respuesta el tiempo de respuesta de
  las transacciones no debe ser mayor a doce
  segundos  
• Throughput Los sistemas de base de datos en
  línea requieren procesar miles de transacciones
  por segundo. 
• Atomicidad en el procesamiento de transacciones
  No se aceptan resultados parciales.

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PROBLEMAS DE CONCURRENCIA

• Existen tres formas en las que una transacción,
  aunque sea correcta por sí misma, puede producir
  una respuesta incorrecta si alguna otra
  transacción interfiere con ella en alguna forma.
• El problema de la Actualización Perdida
• El problema de la Dependencia No Confirmada
• El problema del Análisis Inconsistente

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Actualización Perdida

• Procedure Depositar(Cuenta, Monto)
• begin
• Start
• temp Leer(CuentasCuenta)
• temp temp Monto
• Escribir(CuentasCuenta,temp)
• Commit
• End
• Leer1(Cuentas7) devuelve el valor de 1000
• Leer2(Cuentas7) devuelve el valor de 1000
• Escribir2(Cuentas7, 101000)
• Commit2
• Escribir1(Cuentas7, 1100)
• Commit1

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Análisis Inconsistente

• Leer4(Cuentas8) devuelve el valor de 200
• Escribir4(Cuentas8, 100)
• Leer3 (Cuentas8) devuelve el valor de 100
• Leer3 (Cuentas9) devuelve el valor de 200
• Leer4 (Cuentas9) devuelve el valor de 200
• Escribir4 (Cuentas9, 300)
• Commit4
• Commit3

• Procedure ImprimirSuma(Cuenta1, Cuenta2)
• begin
• Start
• temp1 Leer(CuentasCuenta1)
• output(temp1)
• temp2 Leer(CuentasCuenta2)
• output(temp2)
• temp1 temp1 temp2
• output(temp1)
• Commit
• end

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Sincronizador o Serializador
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Bloqueos

• La idea básica de un Bloqueo es que cuando se
  esta procesando una transacción, inhibe todas las
  demás transacciones

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Bloqueos
Bloqueo Exclusivo o de Escritura
Transacciones
Base de datos
Transacción A
Tupla
Bloqueo Exclusivo
Transacción B
Si la transacción A pone un bloqueo exclusivo (X)
sobre una tupla, entonces se rechazará una
petición de cualquier otra transacción B para un
bloqueo de cualquier tipo sobre la tupia
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Bloqueos
Bloqueo Compartido o de Lectura
Transacciones
Base de datos
Tupla
Transacción A
Bloqueo Compartido
Transacción B
Transacción C
Bloqueo Exclusivo
Si la transacción A pone un bloqueo compartido
(S) sobre la tupla entonces Se rechazará una
petición de cualquier otra transacción B para un
bloqueo Exclusivo sobre la tupla. Se otorgará una
petición de cualquier otra transacción B para un
bloqueo S sobre la tupla (esto es, ahora también
B tendrá un bloqueo S sobre la tupla
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Bloqueos
Matriz de Compatibilidad
Si
X Bloqueo Exclusivo S Bloqueo Compartido