Gleichzeitigkeitskontrolle

Parallelitätskontrolle bezieht sich auf den Prozess der Verwaltung des gleichzeitigen Zugriffs und der Manipulation einer Datenbank durch mehrere Benutzer, um die Konsistenz, Integrität und Isolierung von Datentransaktionen sicherzustellen. Diese Methode ist in modernen Datenbanken unerlässlich, in denen mehrere Benutzer oder Anwendungen häufig gleichzeitig Datenzugriff anfordern, um einen reibungslosen Betrieb aufrechtzuerhalten. Die Parallelitätskontrolle verhindert Konflikte, Deadlocks und andere Anomalien, die durch gleichzeitigen Datenzugriff entstehen können, und bietet eine robuste Lösung zur Aufrechterhaltung der Datenkonsistenz und Isolation zwischen Transaktionen.

Bedeutung der Parallelitätskontrolle

In einer Mehrbenutzerumgebung ist die Datenkonsistenz von größter Bedeutung, da unregelmäßiger Zugriff und Manipulation zu Inkonsistenzen und falschen Datenwerten führen können. Das Fehlen einer ordnungsgemäßen Parallelitätskontrolle kann zu mehreren Problemen führen, wie zum Beispiel:

1. Dirty Reads: Wenn ein Benutzer nicht festgeschriebene Daten liest, die von der unvollständigen Transaktion eines anderen Benutzers geschrieben wurden.
2. Nicht wiederholbare Lesevorgänge: Wenn ein Benutzer dieselben Daten mehrmals innerhalb einer Transaktion liest, aber aufgrund gleichzeitiger Schreibvorgänge durch andere Transaktionen unterschiedliche Werte findet.
3. Phantom-Lesevorgänge: Wenn ein Benutzer beim Lesen innerhalb einer einzelnen Transaktion einen anderen Datensatz erhält, weil andere Benutzer in diesem Zeitraum Zeilen eingefügt oder gelöscht haben.
4. Verlorene Aktualisierungen: Wenn gleichzeitige Schreibtransaktionen die Änderungen der anderen überschreiben, ohne die Konflikte um das Datenelement zu berücksichtigen.

Eine gut implementierte Parallelitätskontrolle gewährleistet die Datenbankkonsistenz und verhindert das Auftreten dieser Anomalien, sodass Benutzer und Anwendungen auf genaue und aktuelle Daten zugreifen können.

Techniken zur Parallelitätskontrolle

In der Praxis gibt es mehrere Techniken zur Parallelitätskontrolle, von denen jede ihre Vor- und Nachteile hat. Einige der am häufigsten verwendeten Techniken sind:

1. Sperren: Bei dieser Methode werden die Datenbankobjekte (z. B. Tabellen oder Zeilen) gesperrt, während eine Transaktion auf sie zugreift oder sie ändert, um zu verhindern, dass andere Transaktionen die gesperrten Objekte gleichzeitig ändern. Zwei gängige Arten von Sperren sind gemeinsame Sperren (die mehrere gleichzeitige Lesetransaktionen ermöglichen) und exklusive Sperren (die für eine einzelne Schreibtransaktion verwendet werden).
2. Zeitstempelbasiert: Dieser Ansatz weist jeder Transaktion einen eindeutigen Zeitstempel zu und Transaktionen werden basierend auf der Priorität ihrer Zeitstempel verwaltet. Tritt ein Konflikt zwischen Transaktionen auf, hat die Transaktion mit einem früheren Zeitstempel Vorrang vor der Transaktion mit einem späteren Zeitstempel.
3. Optimistische Parallelitätskontrolle (OCC): Diese Technik geht davon aus, dass Konflikte selten sind und ermöglicht die gleichzeitige Ausführung mehrerer Transaktionen. Während der Commit-Phase überprüft eine Transaktion, ob aufgrund anderer Transaktionen Konflikte aufgetreten sind. Wenn ein Konflikt erkannt wird, wird die Transaktion abgebrochen und die Änderungen werden rückgängig gemacht.
4. Multi-Version Concurrency Control (MVCC): Bei dieser Methode werden mehrere Versionen von Datenbankobjekten erstellt, sodass gleichzeitige Transaktionen mit verschiedenen Versionen der Daten arbeiten können. Durch Ergänzungen oder Änderungen durch eine Transaktion wird eine neue Version des Datenobjekts erstellt, wodurch Isolation und Konsistenz gewährleistet werden.

Die Auswahl der geeigneten Technik für die Parallelitätskontrolle hängt von Faktoren wie der Transaktionshäufigkeit, der Konfliktrate und dem gewünschten Leistungs- und Isolationsniveau ab.

Parallelitätskontrolle in AppMaster

AppMaster ist eine bemerkenswerte No-Code- Plattform, die die Entwicklung von Backend-, Web- und mobilen Anwendungen mit einem innovativen und optimierten Ansatz ermöglicht. Die Plattform nutzt mehrere Techniken, um die Datenkonsistenz und Komplexitätsreduzierung aufrechtzuerhalten, einschließlich Parallelitätskontrolle in den erstellten Anwendungen. Die Backend-Anwendungen von AppMaster werden mit Go (Golang) generiert und sind für die Verwendung mit jeder PostgreSQL-kompatiblen Primärdatenbank konzipiert. PostgreSQL selbst implementiert Multi-Version Concurrency Control (MVCC), um einen leistungsstarken und robusten Mechanismus zur Parallelitätskontrolle bereitzustellen.

Die von AppMaster generierten Anwendungen profitieren von Natur aus von den MVCC-Funktionen von PostgreSQL, sodass mehrere Transaktionen gleichzeitig ausgeführt werden können, ohne dass die Datenkonsistenz beeinträchtigt wird oder Leistungsengpässe auftreten. Darüber hinaus entsprechen Transaktionen, die über die REST-API oder WSS-Endpunkte der Plattform durchgeführt werden, den Parallelitätskontrollmechanismen, die vom zugrunde liegenden Technologie-Stack erzwungen werden. Wenn es um die Erstellung von Web- und mobilen Anwendungen geht, generiert AppMaster Anwendungen mit Vue3-Framework und JS/TS für Webanwendungen und Kotlin mit Jetpack Compose für Android oder SwiftUI für iOS für mobile Anwendungen. Diese Technologien bieten Entwicklern verschiedene Mechanismen für den gleichzeitigen Datenzugriff und die Synchronisierung. Entwickler können beispielsweise Tools, Bibliotheken und Muster wie Promises und Async/Await für JavaScript oder Coroutinen und Flows für Kotlin nutzen, um asynchrone Aufgaben zu verwalten und so eine optimale Leistung und konsistente Datenverarbeitung in ihren Anwendungen sicherzustellen.

Die Parallelitätskontrolle spielt eine entscheidende Rolle in Datenbankverwaltungssystemen und stellt die konsistente und zuverlässige Funktion von Datentransaktionen über mehrere Benutzer und Anwendungen hinweg sicher. Während verschiedene Techniken unterschiedliche Grade an Isolation und Konsistenz bieten, hängt die Wahl der richtigen Methode von den spezifischen Bedürfnissen und Anforderungen des zugrunde liegenden Systems ab. Die umfassende no-code Plattform von AppMaster nutzt die robusten MVCC-Funktionen von PostgreSQL für Backend-Anwendungen und sorgt so für konsistente Dateninteraktionen und einen reibungsloseren Entwicklungsprozess für seine Benutzer.