W kontekście relacyjnych baz danych zakleszczenie to sytuacja, która ma miejsce, gdy dwie lub więcej transakcji konkuruje o wyłączną kontrolę nad współdzielonymi zasobami, takimi jak wiersze tabeli lub obiekty, które można zablokować, a każda transakcja czeka, aż druga transakcja zwolni blokadę, w wyniku czego w nieskończonej pętli oczekiwania. Zakleszczenia powstają w wyniku jednoczesnego wykonywania transakcji, które próbują zablokować te same zasoby w sposób sprzeczny, powodując całkowite zatrzymanie dotkniętych transakcji, a w konsekwencji wpływając na ogólną wydajność i stabilność systemu.
Zakleszczenia są częstym problemem w bazach danych i mogą wystąpić w różnych scenariuszach, na przykład gdy wiele żądań transakcji blokuje te same zasoby w różnej kolejności lub gdy złożona sieć transakcji tworzy między nimi cykliczną zależność. Aby zminimalizować występowanie zakleszczeń, systemy baz danych wdrażają różne techniki zapobiegania zakleszczeniom i ich wykrywania, a także mechanizmy umożliwiające ich rozwiązywanie, gdy wystąpią. Techniki te obejmują przekroczenie limitu czasu blokady, algorytmy wykrywania zakleszczenia i rozwiązywanie zakleszczeń poprzez wycofywanie transakcji lub analizę wykresu oczekiwania na.
Na platformie no-code AppMaster aplikacje backendowe generowane przy użyciu języka programowania Go współdziałają z bazami danych zgodnymi z PostgreSQL jako podstawowym rozwiązaniem pamięci masowej. PostgreSQL, będący solidnym i wydajnym systemem zarządzania relacyjnymi bazami danych (RDBMS), wykorzystuje różne mechanizmy kontroli współbieżności, takie jak kontrola współbieżności wielu wersji (MVCC) i jawne blokowanie, aby zapewnić izolację pomiędzy współbieżnie wykonywanymi transakcjami. Mechanizmy te mogą jednak w pewnych warunkach prowadzić również do zakleszczenia.
Rozważmy na przykład dwie transakcje T1 i T2 działające na dwóch zasobach R1 i R2. Transakcja T1 uzyskuje blokadę na R1, a następnie próbuje zablokować R2, podczas gdy Transakcja T2 uzyskuje blokadę na R2, a następnie próbuje zablokować R1. Jeśli obie transakcje działają jednocześnie, nastąpi zakleszczenie, ponieważ obie transakcje będą w nieskończoność czekać, aż druga zwolni blokadę, tworząc zależność cykliczną.
Aby zapobiec zakleszczeniom, programiści mogą zastosować w swoich aplikacjach różne najlepsze praktyki i zasady projektowania. Niektóre typowe strategie obejmują:
- Dostęp do zasobów w spójnej kolejności: Upewnij się, że transakcje blokują zasoby w określonej, spójnej kolejności. Zmniejsza to ryzyko czekania na siebie wielu transakcji, skutecznie zapobiegając zakleszczeniom.
- Używaj szczegółowego blokowania: tam, gdzie to możliwe, wybierz blokowanie na poziomie wiersza zamiast blokowania na poziomie tabeli, ponieważ zmniejsza to rywalizację o blokady między transakcjami i zmniejsza prawdopodobieństwo zakleszczenia.
- Uzyskaj blokady wcześniej i natychmiast je zwolnij: Zminimalizuj czas między nabyciem a zwolnieniem blokady, aby zmniejszyć ryzyko równoczesnych transakcji oczekujących na zasoby zablokowane przez inną transakcję.
- Ogranicz rozmiar transakcji: Podziel duże transakcje na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania części. Mniejsze transakcje zmniejszają prawdopodobieństwo wystąpienia zakleszczeń i poprawiają ogólną wydajność systemu.
PostgreSQL zapewnia wbudowane mechanizmy do wykrywania i rozwiązywania zakleszczeń. Wykorzystuje algorytm wykrywania zakleszczeń, który okresowo skanuje wszelkie zależności cykliczne pomiędzy transakcjami blokującymi zasoby. Jeśli zostanie znaleziony zakleszczenie, PostgreSQL kończy jedną lub więcej transakcji, aby przełamać zakleszczenie, umożliwiając w ten sposób kontynuację innych transakcji. Zakończona transakcja otrzymuje komunikat o błędzie, a aplikacja może zdecydować się na ponowienie transakcji lub odpowiednią obsługę błędu.
Oprócz wbudowanych możliwości PostgreSQL, aplikacje generowane przez AppMaster mogą również korzystać z różnych technik obsługi zakleszczeń, takich jak:
- Rozwiązywanie zakleszczeń na podstawie limitu czasu: Ustaw wartość limitu czasu dla każdej transakcji, zapewniając, że transakcja zostanie automatycznie wycofana, jeśli nie zostanie ukończona w określonym czasie. Zmniejsza to ryzyko długotrwałych transakcji powodujących zakleszczenia.
- Mechanizmy ponawiania: Zaimplementuj logikę na poziomie aplikacji, aby automatycznie ponawiać transakcję, która została zakończona z powodu zakleszczenia. Może to pomóc w utrzymaniu ogólnej stabilności systemu i poprawie komfortu użytkowania.
Podsumowując, zakleszczenie to złożony problem powstający w relacyjnych bazach danych w wyniku jednoczesnych transakcji konkurujących o współdzielone zasoby. Aby skutecznie radzić sobie z zakleszczeniami, programiści muszą zrozumieć zasady zarządzania transakcjami i kontroli współbieżności oraz przyjąć najlepsze praktyki w zakresie projektowania i wdrażania aplikacji, które minimalizują występowanie zakleszczeń. Dzięki solidnej platformie no-code AppMaster i wbudowanym mechanizmom PostgreSQL programiści mogą tworzyć wysoce skalowalne i wydajne aplikacje, które są mniej podatne na zakleszczenia i zapewniają płynną obsługę użytkownika.
