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MOT乐观并发控制

并发控制模块(简称CC模块)提供了主内存引擎的所有事务性需求。CC模块的主要目标是为主内存引擎提供各种隔离级别的支持。

乐观OCC与悲观2PL

悲观2PL(2阶段锁定)和乐观并发控制(OCC)的功能差异在于对事务完整性分别采用悲观和乐观方法。

基于磁盘的表使用悲观方法,这是最常用的数据库方法。MOT引擎使用的是乐观方法。

悲观方法和乐观方法的主要功能区别在于,如果冲突发生,

  • 悲观的方法会导致客户端等待;
  • 而乐观方法会导致其中一个事务失败,使得客户端必须重试失败的事务。

乐观并发控制方法(MOT使用)

乐观并发控制(OCC)方法在冲突发生时检测冲突,并在提交时执行验证检查。

乐观方法开销较小,而且通常效率更高,原因之一是事务冲突在大多数应用程序中并不常见。

当强制执行REPEATABLE READ隔离级别时,乐观方法与悲观方法之间的函数差异更大,而当强制执行SERIALIZABLE隔离级别时,函数差异最大。

悲观方法(MOT未使用)

悲观并发控制(2PL,或称2阶段锁定)方法使用锁阻止在潜在冲突的发生。执行语句时应用锁,提交事务时释放锁。基于磁盘的行存储使用这种方法,并且添加了多版本并发控制(Multi-version Concurrency Control,MVCC)。

在2PL算法中,当一个事务正在写入行时,其他事务不能访问该行;当一个行正在读取时,其他事务不能覆盖该行。在访问时锁定每个行,以进行读写;在提交时释放锁。这些算法需要一个处理和避免死锁的方案。死锁可以通过计算等待图中的周期来检测。死锁可以通过使用TSO[对比:磁盘与MOT]保持时序或使用某种回退方案来避免。

遇时锁定(ETL)

另一种方法是遇时锁定(ETL),它以乐观的方式处理读取,但写入操作锁定它们访问的数据。因此,来自不同ETL事务的写入操作相互感知,并可以决定中止。实验证明[对比:磁盘与MOT],ETL通过两种方式提高OCC的性能:

  • 首先,ETL会在早期检测冲突,并通常能增加事务吞吐量。这是因为事务不会执行无用的操作。(通常)在提交时发现的冲突无法在不中止至少一个事务的情况下解决。
  • 其次,ETL写后读校验(RAW)运行高效,无需昂贵或复杂的机制。

结论:

OCC是大多数工作负载[对比:磁盘与MOT][对比:磁盘与MOT]最快的选项。这一点我们在初步研究阶段已经发现。

其中一个原因是,当每个核执行多个线程时,锁很可能被交换线程持有,特别是在交互模式下。另一个原因是悲观算法涉及死锁检测(产生开销),并通常使用读写锁(比标准自旋锁效率低)。

我们选择Silo[对比:磁盘与MOT]是因为它比其他现有选项(如TicToc[对比:磁盘与MOT])简单,同时对大多数工作负载保持相同的性能。ETL有时比OCC更快,但它引入了假中止,可能会使用户混淆,而OCC则只在提交时中止。

OCC与2PL的区别举例

下面是会话同时更新同一个表时,两种用户体验的区别:悲观(针对基于磁盘的表)和乐观(针对MOT表)。

本例中,使用如下表测试命令:

table “TEST” – create table test (x int, y int, z int, primary key(x));

本示例描述同一测试的两个方面:用户体验(本示例中的操作)和重试要求。

悲观方法示例——用于基于磁盘的表

下面是一个悲观方法例子(非MOT)。任何隔离级别都可能适用。

以下两个会话执行尝试更新单个表的事务。

WAIT LOCK操作发生,客户端体验是:会话2卡住,直到会话1完成COMMIT,会话2才能进行。

但是,使用这种方法时,两个会话都成功,并且不会发生异常中止(除非应用了SERIALIZABLE或REPEATABLE-READ隔离级别),这会导致整个事务需要重试。

表 1 悲观方法代码示例

  

会话1

会话2

t0

Begin

Begin

t1

update test set y=200 where x=1;

  

t2

y=200

Update test set y=300 where x=1; – Wait on lock

t4

Commit

  
     

Unlock

     

Commit

(in READ-COMMITTED this will succeed, in SERIALIZABLE it will fail)

     

y = 300

乐观方法示例——用于MOT

下面是一个乐观方法的例子。

它描述了创建一个MOT表,然后有两个并发会话同时更新同一个MOT表的情况。

create foreign table test (x int, y int, z int, primary key(x));
  • OCC的优点是,在COMMIT之前没有锁。
  • OCC的缺点是,如果另一个会话更新了相同的记录,则更新可能会失败。如果更新失败(在所有支持的隔离级别中),则必须重试整个会话#2事务。
  • 更新冲突由内核在提交时通过版本检查机制检测。
  • 会话2将不会等待其更新操作,并且由于在提交阶段检测到冲突而中止。

表 2 乐观方法代码示例——用于MOT

  

会话1

会话2

t0

Begin

Begin

t1

update test set y=200 where x=1;

  

t2

y=200

Update test set y=300 where x=1;

t4

Commit

y = 300

     

Commit

     

ABORT

     

y = 200

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