Synchronisation in Mehrrechner-Datenbanksystemen: Konzepte, Realisierungsformen und quantitative Bewertung

I Einführung.- 1. Einleitung.- 2. Mehrrechner-Datenbanksysteme.- 2.1 Klassifikation von Mehrrechner-DBS.- 2.2 DB-Sharing vs. DB-Distribution.- 2.3 Schlüsselkonzepte zur Realisierung von Hochleistungs-DBS.- 2.3.1 Techniken zur Erlangung hoher TA-Raten und kurzer Antwortzeiten.- 2.3.2 Fehlertoleranz-Konzepte.- II Allgemeine Synchronisationskonzepte in zentralisierten und verteilten Datenbanksystemen.- 3. Grundlagen.- 3.1 Korrektheitskriterium der Synchronisation.- 3.2 Anforderungen an die Synchronisationskomponente.- 4. Synchronisationstechniken für zentralisierte DBS.- 4.1 Sperrverfahren.- 4.1.1 RX-, RAX-, RAC-Sperrverfahren.- 4.1.2 Deadlock-Behandlung.- 4.1.3 Synchronisation auf High-Traffic-Objekten.- 4.2 Optimistische Synchronisationsverfahren.- 4.2.1 BOCC und FOCC.- 4.2.2 Das BOCC+-Verfahren.- 4.2.3 Kombination mit Sperrverfahren.- 4.2.4 Konsistenzebene 2 mit optimistischer Synchronisation.- 4.3 Zeitmarkenverfahren.- 4.4 Mehrversionen-Konzept.- 4.5 Bewertung der vorgestellten Synchronisationskonzepte.- 5. Synchronisation in verteilten Datenbanksystemen.- 5.1 Synchronisationsverfahren bei fehlender Datenreplikation.- 5.1.1 Sperrverfahren in VDBS.- 5.1.2 Optimistische Protokolle in VDBS.- 5.1.3 Zeitmarkenverfahren in VDBS.- 5.2 Update-Problematik bei replizierten Datenbanken.- III Synchronisationsverfahren für DB-Sharing-Systeme.- 6. Systemmodell und funktionelle Komponenten.- 6.1 Lastkontrolle bei DB-Sharing.- 6.2 Logging und Recovery.- 6.3 Das Veralterungsproblem.- 6.4 Synchronisationsproblematik bei DB-Sharing.- 6.5 Abhängigkeiten funktioneller Komponenten in DB-Sharing-Systemen.- 7. Das Primary-Copy-Sperrverfahren.- 7.1 Basisverfahren.- 7.2 Optimierte Synchronisierung von Lesezugriffen.- 7.3 Integrierte Lösung des Veralterungsproblems.- 7.4 Kooperation mit der Lastkontrolle.- 7.5 Behandlung von Rechnerausfällen.- 8. Weitere Sperrverfahren für DB-Sharing.- 8.1 Zentrale Sperrverfahren.- 8.2 Synchronisation bei den DEC VAX-Clustern und bei AIM/SRCF.- 8.3 Pass-the-Buck-Protokolle.- 8.3.1 Synchronisation bei IMS Data Sharing.- 8.3.2 Erweiterungen des Pass-the-Buck-Protokolls.- 9. Optimistische Synchronisationsverfahren fair DB-Sharing.- 9.1 Optimistische Protokolle mit zentraler Validierung.- 9.2 Optimistische Protokolle mit verteilter Validierung.- 9.2.1 Token-Ring-Ansatz.- 9.2.2 Broadcast-Validierung.- 9.2.3 Primary-Copy-artige Synchronisation.- 9.2.3.1 Broadcast-Validierung mit Primary-Copy-artiger Synchronisation.- 9.2.3.2 Kombination mit dem Primary-Copy-Sperrverfahren.- 9.3 Abschätzung des Validierungs- und Kommunikationsaufwandes.- 10. Entwurfsalternativen und Optimierungsmöglichkeiten.- 10.1 Asynchrone Sperranforderungen.- 10.2 Mehrversionen-Konzept bei DB-Sharing.- 10.3 Beschränkung auf Konsistenzebene 2.- 10.4 Einsatz einer nahen Rechnerkopplung.- 10.5 Synchronisation auf Eintrags- und Satzebene.- 10.6 Synchronisation von High-Traffic-Objekten bei DB-Sharing.- 11. Vergleich der vorgestellten Konzepte und Verfahren.- IV Quantitative Leistungsuntersuchungen.- 12. Existierende Leistungsanalysen zur Synchronisation in DBS.- 12.1 Methoden der quantitativen Leistungsbewertung von Synchronisationsverfahren.- 12.2 Existierende Leistungsanalysen für zentralisierte und verteilte DBS.- 12.3 Existierende Leistungsanalysen für DB-Sharing.- 12.3.1 Arbeiten am IBM Research Center in Yorktown Heights.- 12.3.2 Simulationsarbeiten an der Universität Stuttgart.- 12.3.3 Bisherige empirische Simulationen an der Universität Kaiserslautern.- 13. Beschreibung des implementierten Simulationssystems sowie der verwendeten Referenz-Strings.- 13.1 Aufbau der Referenz-Strings.- 13.2 Aufbau, Parametrisierung und Realisierung des Simulationssystems.- 13.2.1 Grobstruktur und Parametrisierung des Simulationssystems.- 13.2.2 Die Simulationssteuerung.- 13.2.3 Abarbeitung der Referenzsätze.- 13.2.4 Der Referenz-Manager.- 13.2.5 Die Synchronisationskomponente.- 13.2.6 Systempufferverwaltung und Logging.- 13.2.7 Das Kommunikationssystem.- 13.3 Beschreibung der Transaktionslasten.- 13.4 Bestimmung der Routing-Tabellen und der PCA-Verteilungen.- 13.5 Ergebnisgrößen und Ausgabedaten.- 14. Quantitative Bewertung des Primary-Copy-Sperrverfahrens.- 14.1 Einfluß der Synchronisation auf FPA/DBTT-Seiten.- 14.1.1 Durchsatzverhalten.- 14.1.2 CPU-Auslastung.- 14.1.3 Antwortzeitverhalten.- 14.1.4 E/A-Verhalten.- 14.1.5 Sperr- und Kommunikationsverhalten.- 14.2 Einfluß der Lastverteilung.- 14.3 Einfluß der Kommunikationskosten.- 14.4 Zusammenfassende Bewertung der Simulationsresultate.- 15. Quantitative Analyse weiterer Synchronisationsverfahren für DB-Sharing.- 15.1 Simulationsergebnisse für die Token-Ring-Protokolle.- 15.1.1 Ergebnisse bei TER.- 15.1,2 Ergebnisse bei DOD.- 15.1.3 Zusammenfassende Bewertung.- 15.2 Beurteilung der Synchronisationsverfahren unter zentraler Kontrolle.- V Resümee und Ausblick.- VI Literatur.