Trong bối cảnh cơ sở dữ liệu quan hệ, bế tắc là tình huống xảy ra khi hai hoặc nhiều giao dịch cạnh tranh để giành quyền kiểm soát độc quyền đối với các tài nguyên dùng chung, chẳng hạn như các hàng trong bảng hoặc các đối tượng có thể khóa và mỗi giao dịch đang chờ giao dịch kia giải phóng khóa, dẫn đến trong một vòng chờ đợi vô hạn. Bế tắc phát sinh do việc thực hiện đồng thời các giao dịch cố gắng khóa cùng một tài nguyên theo cách xung đột, khiến các giao dịch bị ảnh hưởng bị dừng hoàn toàn và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất chung và tính ổn định của hệ thống.
Bế tắc là sự cố phổ biến trong cơ sở dữ liệu và có thể xảy ra trong nhiều tình huống khác nhau, chẳng hạn như khi nhiều giao dịch yêu cầu khóa trên cùng một tài nguyên theo thứ tự khác hoặc khi một mạng lưới giao dịch phức tạp tạo ra sự phụ thuộc theo chu kỳ giữa chúng. Để giảm thiểu sự xuất hiện của bế tắc, hệ thống cơ sở dữ liệu triển khai các kỹ thuật phát hiện và ngăn ngừa bế tắc khác nhau cũng như các cơ chế giải quyết chúng khi chúng xảy ra. Các kỹ thuật này bao gồm thời gian chờ khóa, thuật toán phát hiện bế tắc và giải quyết bế tắc thông qua khôi phục giao dịch hoặc phân tích biểu đồ chờ.
Trên nền tảng no-code AppMaster, các ứng dụng phụ trợ được tạo bằng ngôn ngữ lập trình Go tương tác với cơ sở dữ liệu tương thích với PostgreSQL làm giải pháp lưu trữ chính. PostgreSQL, là một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) mạnh mẽ và hiệu quả, sử dụng nhiều cơ chế kiểm soát đồng thời khác nhau, chẳng hạn như kiểm soát đồng thời nhiều phiên bản (MVCC) và khóa rõ ràng, để cung cấp sự cách ly giữa các giao dịch thực hiện đồng thời. Tuy nhiên, những cơ chế này cũng có thể dẫn đến bế tắc trong một số điều kiện nhất định.
Ví dụ, hãy xem xét hai giao dịch T1 và T2 hoạt động trên hai tài nguyên R1 và R2. Giao dịch T1 lấy được khóa trên R1 và sau đó cố gắng khóa R2, trong khi Giao dịch T2 lấy được khóa trên R2 và sau đó cố gắng khóa R1. Nếu cả hai giao dịch hoạt động đồng thời, bế tắc sẽ xảy ra vì cả hai giao dịch sẽ chờ đợi giao dịch kia mở khóa vô thời hạn, tạo ra sự phụ thuộc vòng tròn.
Để ngăn chặn tình trạng bế tắc, nhà phát triển có thể áp dụng nhiều phương pháp hay nhất và nguyên tắc thiết kế khác nhau trong ứng dụng của mình. Một số chiến lược phổ biến bao gồm:
- Truy cập tài nguyên theo thứ tự nhất quán: Đảm bảo rằng các giao dịch khóa tài nguyên theo thứ tự cụ thể, nhất quán. Điều này làm giảm khả năng có nhiều giao dịch chờ đợi lẫn nhau, ngăn ngừa bế tắc một cách hiệu quả.
- Sử dụng khóa chi tiết: Chọn khóa cấp hàng thay vì khóa cấp bảng nếu có thể, vì nó làm giảm xung đột khóa giữa các giao dịch và giảm xác suất xảy ra bế tắc.
- Nhận khóa sớm và giải phóng chúng kịp thời: Giảm thiểu thời gian giữa việc lấy và giải phóng khóa để giảm nguy cơ giao dịch đồng thời chờ đợi trên các tài nguyên bị khóa bởi giao dịch khác.
- Giới hạn quy mô giao dịch: Chia các giao dịch lớn thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Các giao dịch nhỏ hơn sẽ giảm khả năng gặp phải bế tắc và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.
PostgreSQL cung cấp các cơ chế tích hợp sẵn để phát hiện và giải quyết các bế tắc. Nó sử dụng thuật toán phát hiện bế tắc để quét định kỳ mọi phụ thuộc vòng tròn giữa các giao dịch giữ khóa trên tài nguyên. Nếu tìm thấy bế tắc, PostgreSQL sẽ chấm dứt một hoặc nhiều giao dịch liên quan để phá vỡ bế tắc, từ đó cho phép các giao dịch khác tiếp tục. Giao dịch bị chấm dứt nhận được thông báo lỗi và ứng dụng có thể chọn thử lại giao dịch hoặc xử lý lỗi tương ứng.
Ngoài các khả năng tích hợp sẵn của PostgreSQL, các ứng dụng do AppMaster tạo ra cũng có thể được hưởng lợi từ nhiều kỹ thuật xử lý bế tắc khác nhau, chẳng hạn như:
- Giải quyết bế tắc dựa trên thời gian chờ: Đặt giá trị thời gian chờ cho mỗi giao dịch, đảm bảo rằng giao dịch sẽ tự động được khôi phục nếu không hoàn thành trong thời gian đã chỉ định. Điều này làm giảm nguy cơ giao dịch kéo dài gây ra bế tắc.
- Cơ chế thử lại: Triển khai logic cấp ứng dụng để tự động thử lại giao dịch đã bị chấm dứt do bế tắc. Điều này có thể giúp duy trì sự ổn định chung của hệ thống và cải thiện trải nghiệm người dùng.
Tóm lại, bế tắc là một vấn đề phức tạp phát sinh trong cơ sở dữ liệu quan hệ do các giao dịch đồng thời cạnh tranh các tài nguyên được chia sẻ. Để xử lý bế tắc một cách hiệu quả, nhà phát triển phải hiểu các nguyên tắc quản lý giao dịch và kiểm soát đồng thời, đồng thời áp dụng các phương pháp hay nhất để thiết kế và triển khai các ứng dụng nhằm giảm thiểu sự xuất hiện của bế tắc. Với nền tảng no-code mạnh mẽ của AppMaster và các cơ chế tích hợp sẵn của PostgreSQL, các nhà phát triển có thể xây dựng các ứng dụng có hiệu suất và khả năng mở rộng cao, ít bị bế tắc hơn và mang lại trải nghiệm liền mạch cho người dùng.
