روش های کنترل همزمانی در یک سیستم توزیع شده گیگابیتی چیست؟

سلام! به‌عنوان تامین‌کننده سیستم‌های توزیع‌شده گیگابیت، مدت زیادی است که در دنیای این سیستم‌های پرسرعت زندگی می‌کنم. یکی از مهم ترین جنبه هایی که اغلب نادیده گرفته می شود اما بسیار مهم است، کنترل همزمانی است. در این وبلاگ، من در مورد روش های مختلف کنترل همزمانی در یک سیستم توزیع شده گیگابیتی صحبت خواهم کرد.

اول از همه، بیایید درک کنیم که چرا کنترل همزمانی در یک سیستم توزیع شده گیگابیتی یک معامله بزرگ است. این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که حجم زیادی از داده ها را با سرعت های فوق العاده بالا مدیریت کنند. ممکن است چندین کاربر یا فرآیند به طور همزمان به منابع مشترک دسترسی پیدا کرده و آنها را اصلاح کنند. بدون کنترل همزمانی مناسب، می‌توانیم با یکسری مشکلات مانند ناهماهنگی داده‌ها، شرایط مسابقه و حتی خرابی سیستم مواجه شویم.

قفل - کنترل همزمانی مبتنی بر

یکی از رایج ترین روش ها، کنترل همزمانی مبتنی بر قفل است. قفل ها را به عنوان کلیدهای کوچکی در نظر بگیرید که به یک فرآیند دسترسی انحصاری به یک منبع خاص می دهد. دو نوع اصلی قفل وجود دارد: قفل مشترک و قفل انحصاری.

یک قفل مشترک به چندین فرآیند اجازه می دهد تا یک منبع را به طور همزمان بخواند. برای مثال، اگر چندین کاربر در سیستم توزیع‌شده گیگابیتی ما بخواهند یک مجموعه داده بزرگ ذخیره شده در چندین سرور را مشاهده کنند، همه آنها می‌توانند قفل‌های مشترک را روی آن مجموعه داده نگه دارند. به این ترتیب آنها می توانند بدون تداخل با یکدیگر به داده ها دسترسی داشته باشند. می‌توانید در مورد نحوه مدیریت چنین دسترسی به داده‌ها در سیستم‌های ما بیشتر بدانید1G KVMصفحه

از سوی دیگر، یک قفل انحصاری زمانی استفاده می شود که یک فرآیند نیاز به اصلاح یک منبع داشته باشد. وقتی یک فرآیند یک قفل انحصاری را روی یک منبع نگه می‌دارد، هیچ فرآیند دیگری نمی‌تواند قفل مشترک یا انحصاری آن منبع را نگه دارد. این تضمین می کند که داده ها در طول اصلاحات ثابت می مانند. به عنوان مثال، اگر کاربری بخواهد رکوردی را در پایگاه داده ای که بخشی از سیستم توزیع شده ما است به روز کند، باید یک قفل انحصاری دریافت کند.

با این حال، کنترل همزمانی مبتنی بر قفل دارای اشکالاتی است. بن بست ممکن است رخ دهد. بن بست مانند ترافیک است که در آن دو یا چند فرآیند منتظر یکدیگر هستند تا قفل را آزاد کنند. برای مثال، Process A Lock 1 را نگه می دارد و منتظر Lock 2 است، در حالی که Process B Lock 2 را نگه می دارد و در انتظار Lock 1 است. برای مقابله با بن بست ها، می توانیم از تکنیک هایی مانند تشخیص و پیشگیری از بن بست استفاده کنیم. همچنین می‌توانیم از بازه‌های زمانی استفاده کنیم، که در آن یک فرآیند در صورتی که برای مدت طولانی منتظر مانده باشد، قفل را آزاد می‌کند.

مهر زمانی - بر اساس کنترل همزمانی

کنترل همزمانی مبتنی بر مهر زمانی روش دیگری است که بر تخصیص یک مهر زمانی منحصر به فرد به هر تراکنش متکی است. هر تراکنش زمانی که شروع می شود یک مهر زمانی دریافت می کند و این مهرهای زمانی برای تعیین ترتیب انجام تراکنش ها استفاده می شود.

دو قانون اصلی در کنترل همزمانی مبتنی بر مهر زمانی وجود دارد. ابتدا، اگر یک تراکنش T1 سعی کند یک آیتم داده را بخواند که توسط تراکنش بعدی T2 نوشته شده است، آنگاه T1 به عقب بازگردانده می شود. دوم، اگر یک تراکنش T1 سعی کند یک آیتم داده را بنویسد که قبلاً توسط تراکنش بعدی T2 خوانده یا نوشته شده است، T1 به عقب بازگردانده می شود.

مزیت این روش این است که مشکل بن بست ندارد. از آنجایی که ترتیب تراکنش ها توسط مهرهای زمانی تعیین می شود، مانند سیستم های مبتنی بر قفل، انتظار دایره ای وجود ندارد. اما مسائل خاص خودش را دارد. به عنوان مثال، اگر تراکنش‌های زیادی با مُهرهای زمانی همپوشانی داشته باشند، ممکن است تعداد زیادی بازگشت وجود داشته باشد که از نظر منابع سیستم می‌تواند پرهزینه باشد.

ماسیستم کنترل مرکزیمی تواند برای مدیریت موثر مهرهای زمانی در یک سیستم توزیع شده گیگابیتی استفاده شود. این به هماهنگ کردن تراکنش ها و اطمینان از رعایت قوانین مبتنی بر مهر زمانی در تمام سرورهای سیستم کمک می کند.

کنترل همزمان خوشبینانه

کنترل همزمانی خوشبینانه رویکرد متفاوتی دارد. به جای قفل کردن منابع یا استفاده از مهرهای زمانی برای کنترل دسترسی از قبل، فرض می‌کند که تضاد بین تراکنش‌ها نادر است. هنگامی که یک تراکنش شروع می شود، داده های مورد نیاز خود را بدون به دست آوردن هیچ قفلی می خواند. سپس تغییرات خود را انجام می دهد و درست قبل از انجام، بررسی می کند که آیا هر تراکنش دیگری همان داده ها را تغییر داده است یا خیر.

اگر هیچ تضادی شناسایی نشود، تراکنش انجام می شود. اما اگر تضاد پیدا شود، تراکنش به عقب برگشته و دوباره راه اندازی می شود. این روش «خوش‌بینانه» نامیده می‌شود، زیرا به طور خوش‌بینانه فرض می‌کند که همه چیز به آرامی پیش خواهد رفت.

مزیت کنترل همزمانی خوشبینانه این است که در طول اجرای عادی تراکنش ها سربار بسیار کمی دارد. از آنجایی که هیچ قفلی برای به دست آوردن وجود ندارد، سیستم می تواند تراکنش ها را به سرعت پردازش کند. با این حال، اگر تضادهای زیادی وجود داشته باشد، سیستم زمان قابل توجهی را صرف بازگشت و راه اندازی مجدد تراکنش ها می کند.

ماکنترلر دیوار تصویری HDرا می توان در سناریوهایی استفاده کرد که در آن کنترل همزمانی خوش بینانه می تواند اعمال شود. به عنوان مثال، در یک محیط پخش ویدئویی، ممکن است چندین کاربر به داده های ویدئو دسترسی داشته باشند و آن را تغییر دهند. برای مدیریت کارآمد دسترسی به این داده ها می توان از کنترل همزمانی خوش بینانه استفاده کرد.

کنترل همزمان چند نسخه

چند نسخه کنترل همزمان (MVCC) ترکیبی از برخی از روش های فوق است. این اجازه می دهد تا چندین نسخه از یک آیتم داده به طور همزمان وجود داشته باشد. هر تراکنش یک نسخه خاص از داده ها را بر اساس مهر زمانی خود می خواند.

هنگامی که یک تراکنش می خواهد یک آیتم داده بنویسد، یک نسخه جدید از آن داده ایجاد می کند. سایر تراکنش ها می توانند به خواندن نسخه قدیمی بدون مسدود شدن ادامه دهند. به این ترتیب، خوانندگان و نویسندگان می توانند بدون دخالت یکدیگر به طور همزمان عمل کنند.

MVCC به طور گسترده در سیستم های پایگاه داده استفاده می شود. تعادل خوبی بین همزمانی و سازگاری داده ها فراهم می کند. سیستم توزیع‌شده گیگابیتی ما می‌تواند برای استفاده از MVCC برای مدیریت دسترسی به داده‌ها در سرورهای مختلف پیکربندی شود. این به مدیریت تعداد زیادی از تراکنش های همزمان بدون به خطر انداختن عملکرد کمک می کند.

نتیجه گیری

در یک سیستم توزیع شده گیگابیتی، انتخاب روش کنترل همزمانی مناسب بسیار مهم است. هر روشی مزایا و معایب خاص خود را دارد و انتخاب آن به نیازهای خاص سیستم بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر سیستم دارای تعداد زیادی تراکنش فقط خواندنی باشد، کنترل همزمانی مبتنی بر قفل یا خوشبینانه ممکن است انتخاب خوبی باشد. اگر سیستم دارای تعداد زیادی تراکنش نوشتاری - فشرده باشد، کنترل همزمانی مبتنی بر مهر زمانی یا چند نسخه می‌تواند مناسب‌تر باشد.

ما به‌عنوان تامین‌کننده سیستم‌های توزیع‌شده گیگابیت، تخصص و فناوری لازم برای اجرای مؤثر این روش‌های کنترل همزمانی را داریم. چه به دنبال سیستمی باشید که بتواند دسترسی به داده های در مقیاس بزرگ را انجام دهد یا سیستمی که به پردازش تراکنش های با سرعت بالا نیاز دارد، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم.

اگر مایلید در مورد اینکه چگونه سیستم‌های توزیع‌شده گیگابیتی ما می‌توانند نیازهای کنترل همزمانی شما را برآورده کنند، اطلاعات بیشتری کسب کنید، یا اگر می‌خواهید درباره خرید احتمالی صحبت کنید، دریغ نکنید که تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا یک سیستم توزیع شده قابل اعتماد و با کارایی بالا بسازید.

مراجع

• Bernstein, PA, Hadzilacos, V., & Goodman, N. (1987). کنترل همزمان و بازیابی در سیستم های پایگاه داده ادیسون - وسلی.
• گری، جی، و رویتر، ا. (1993). پردازش تراکنش: مفاهیم و تکنیک ها مورگان کافمن.