4.4 REcovery

TEKNIK RECOVERY

PERTEMUAN 8

PENDAHULUAN

Konsep transaksi menyediakan suatu mekanisme untuk menggambarkan unit logika dari proses database.

Sistem pemrosesan transaksi merupakan sistem dengan database yang besar dan ribuan concurrent user yang mengeksekusi transaksi database.

PENDAHULUAN

DBMS adalah single-user jika paling banyak satu user yang

dapat menggunakan sistem satu saat, dan multiuser jika banyak user dapat

menggunakan sistem, dan kemudian mengakses database – bersamaan.

Single-user DBMS kebanyakan terbatas pada beberapa sistem mikro komputer, selain itu multiuser.

TRANSAKSI

Transaksi merupakan unit logika dari proses database yang mencakup satu atau lebih operasi pengaksesan database – meliputi insert, delete, modifikasi atau operasi retrieve.

Operasi database ini dapat disisipkan dalam suatu program aplikasi atau dapat langsung dibuat interaktif dengan bahasa query level tinggi misal SQL.

TRANSAKSI

Satu cara untuk menspesifikasikan batasan transaksi adalah dengan membuat statemen begin transaction dan end transaction dalam program aplikasi;

Pada kasus ini semua operasi yang mengakses database di antara statemen begin-end dianggap sebagai sebuah transaksi.

TRANSAKSI

Sebuah program aplikasi dapat berisi lebih dari satu transaksi jika berisi beberapa batasan transaksi.

Jika operasi database dalam suatu transaksi tidak meng-update database tetapi hanya mengambil (retrieve) data, transaksinya disebut dengan read-only transaction.

STATUS TRANSAKSI & OPERASI TAMBAHANSuatu transaksi adalah unit terkecil dari kerja

yang dapat diselesaikan atau tidak dapat diselesaikan. Beberapa operasinya dengan diagram transisinya :

BEGIN_TRANSACTION : memulai transaksi READ or WRITE : operasi baca atau tulis dari

item database yang dieksekusi sebagai bagian dari transaksi

END_TRANSACTION : operasi transaksi READ atau WRITE selesai dilakukan

STATUS TRANSAKSI & OPERASI TAMBAHAN COMMIT_TRANSACTION : transaksi

berakhir sukses sehingga semua perubahan (update) yang dilakukan melalui transaksi dapat dimasukkan ke database dan akan diselesaikan

ROLLBACK (or ABORT) : transaksi berakhir dengan tidak sukses sehingga semua perubahan atau efek transaksi yang diaplikasikan ke database tidak dapat diselesaikan.

STATUS TRANSAKSI & OPERASI TAMBAHAN

KONSEP RECOVERY

Recovery basis data merupakan suatu proses penyimpanan kembali basis data pada keadaan yang benar sebelum terjadi kegagalan(failure).

Recovery dari suatu kegagalan transaksi biasanya berarti database direstore ke status yang konsisten ke waktu sebelum terjadi kegagalan.

11

AKIBAT YG TIMBUL KRN KESALAHAN (lanj.)

Natural physical disasters (bencana fisik yg natural), seperti kebakaran, air bah, gempa

Carelessness (kekurangtelitian atau kerusakan pada data atau fasilitas yg tidak disengaja disebabkan oleh operator atau pengguna)

Sabotase, kerusakan pada data, fasilitas perangkat lunak & keras yg disengaja

12

PENYEBAB KEGAGALAN

System crash (kerusakan sistem), akibat kesalahan pada perangkat keras atau lunak, menyebabkan kehilangan memori utama

Media failure (kegagalan pada media), seperti media tidak dapat dibaca, menyebabkan kehilangan sebagian dari penyimpanan sekunder

Application software error (kesalahan pada perangkat lunak aplikasi, seperti kesalahan logika yg mengakses basis data menyebab kan satu atau lebih transaksi mengalami kegagalan

KONSEP RECOVERY

Untuk mengcover kesalahan atau kegagalan dari transaksi, sistem memaintain sebuah log untuk menjaga jalannya semua operasi yang mempengaruhi nilai dari item database. Informasi ini mungkin akan dibutuhkan untuk mengcover adanya kegagalan.

LOG disimpan di storage, dan secara berkala diback-up ke storage lainnya untuk menjaga dari kerusakan yang fatal.

14

FASILITAS RECOVERY PADA DBMS

Mekanisme backupmelakukan backup secara periodik terhadap basis data yg ada

Fasilitas LoggingMencatat transaksi-transaksi dan perubahan-perubahan yang terjadi terhadap basis data. DBMS memelihara file khusus yang disebut Log (Journal) yang menyediakan informasi mengenai seluruh perubahan yang terjadi pada basis data.

Fasilitas Checkpoint Mengizinkan update terhadap basis data yang akan menjadi basis data yang permanen

Manager recoveryMengizinkan sistem untuk menyimpan kembali basis data ke keadaan sebelum terjadi kegagalan

15

TEKNIK RECOVERY

Prosedur recovery yang digunakan tergantung dari kegagalan yang terjadi pada basis data. Terdapat 2 kasus kerusakkan :

1. Jika basis data rusak secara fisik seperti : disk head crash dan menghancurkan basis data, maka yang terpenting adalah melakukan penyimpanan kembali backup basis data yang terakhir dan mengaplikasikan kembali operasi-operasi update transaksi yang telah commit dengan menggunakan log file. Dengan asumsi bahwa log file-nya tidak rusak.

16

TEKNIK RECOVERY (lanj.)

2. Jika basis data tidak rusak secara fisik tetapi menjadi tidak konsisten, sebagai contoh : sistem crash sementara transaksi dieksekusi, maka yang perlu dilakukan adalah membatalkan perubahan-perubahan yang menyebabkan basis data tidak konsisten. Mengulang beberapa transaksi sangat diperlukan juga untuk meyakinkan bahwa perubahan2 yang dilakukan telah disimpan di dalam secondary storage.

Di sini tidak perlu menggunakan salinan backup basis data, tetapi dapat me-restore basis data ke dalam keadaan yang konsisten dengan menggunakan before dan after-image yang ditangani oleh log file.

KONSEP RECOVERY

Ada 2 teknik utama dalam melakukan recovery kesalahan transaksi :

1. Deferred update

2. Immediate update

Menunda update yang sesungguhnya ke basis data sampai transaksi menyelesaikan eksekusinya dengan sukses dan mencapai titik commit.

Selama eksekusi masih berlangsung update hanya dicatat pada system log dan transaction workspace.

Setelah transaksi commit dan log sudah dituliskan ke disk, maka update dituliskan ke basis data

Deferred/Tunda Update

Deferred Update

Ide dari protocol update yang tertunda :

1. Sebuah transaksi tidak dapat merubah database pada disk hingga mencapai titik point

2. Sebuah transaksi tidak dapat mencapai titik point hingga semua operasi update disimpan dalam log dan ditulis ke disk

Deferred Update

Karena database tidak pernah ter-update pada disk hingga transaksi mencapai commit, operasi UNDO tidak diperlukan.

Operasi ini dikenal dengan algoritma recovery NO UNDO/ REDO.

REDO dibutuhkan saat sistem gagal setelah transaksi mencapai commit tetapi sebelum perubahan disimpan pada database di disk.

RDU untuk Single User

Mulai dari entry terakhir pada log, baca mundur sampai ke awal dari log

Buat list dari transaksi yang sudah commit dan yang belum commit

Lakukan operasi REDO dari semua operasi write_item dari transaksi yg sudah commit, dengan urutan seperti tertulis pada log

Abaikan semua operasi dari transaksi yang belum commit implicit rollback

Transaksi yg belum commit akan diresubmit kembali ke sistem

Recovery Deferred Update pada Single-user Contoh (a) operasi read dan write dari 2 buah

transaksi

T1 T2

read_item(A) read_item(B)

read_item(D) write_item(B)

write_item(D) read_item(D)

write_item(D)

Recovery Deferred Update pada Single-user(b) log sistem saat terjadi crash

[start_transaction,T1]

[write_item,T1,D,20]

[commit,T1]


[write_item,T2,B,10]

[write_item,T2,D,25] system crash

Recovery Deferred Update pada Single-user Kegagalan pertama terjadi pada eksekusi

transaksi T2 (gambar b). Proses recovery akan redo [write_item,T1,D,20] pada log dengan me-reset nilai dari item D menjadi 20 (nilai barunya). Entri [write_item,T2,…] pada log akan ditiadakan oleh proses recovery karena T2 tidak commit.

Jika kegagalan kedua terjadi selama recovery dari kegagalan pertama, proses recovery yang sama diulang dari awal hingga akhir dengan hasil yang sama.

Recovery Deferred Update pada Multi-user Kontrol konkurensi dan proses recovery

berhubungan. Secara umum, semakin besar tingkat konkurensi dicapai, semakin banyak waktu untuk recovery.

Recovery Deferred Update pada Multi-user PROCEDURE RDU_M (WITH CHECKPOINT) : use

2 lists of transactions maintained by the system; the committed transactions T since the last checkpoint (commit list), and the active transactions T’ (active list). REDO all the WRITE operations of the committed transactions from the log, in the order in which they were written into the log. The transactions that are active and did not commit are effectively canceled and must be resubmitted.

Recovery using Deferred Update in a Multi-user environment = RDU_M

Recovery Deferred Update pada Multi-user

Recovery Deferred Update pada Multi-user Transaksi T1 mencapai commit saat t1,

dimana T3 dan T4 belum. Sebelum terjadi sistem crash pada t2 , T3 dan T2 commit tetapi tidak untuk T4 dan T5.

Berdasarkan prosedur RDU_M, tidak dibutuhkan operasi REDO write_item dari transaksi T1 – atau transaksi commit lainnya sebelum waktu checkpoint yang terakhir dari t1.

Recovery Deferred Update pada Multi-user Operasi write_item dari T2 dan T3 harus

diulang karena kedua transaksi mencapai titik commit setelah checkpoint yang terakhir.

Log bersifat force-written sebelum suatu transaksi commit.

Transaksi T4 dan T5 diabaikan, secara efektif ditunda atau rolled back karena operasi write_item disimpan dalam database karena deferred update.

Recovery Deferred Update pada Multi-user Keuntungan dari metode atau algoritma

NO-UNDO/REDO adalah operasi transaksi tidak pernah dibutuhkan untuk tidak jadi dilaksanakan, karena :

1. Transaksi tidak mencatat setiap perubahan dalam database pada disk sampai mencapai point commit, yaitu sampai menyelesaikan eksekusi secara lengkap. Sehingga transaksi tidak pernah dirolled back karena kesalahan selama eksekusi transaksi.

2. Transaksi tidak akan pernah membaca nilai yang ditulis oleh transaksi yang belum commit karena item tetap terkunci sampai transaksi mencapai titik commit.

Recovery Deferred Update pada Multi-userContoh

(c) operasi read dan write dari 4 buah transaksi

T1 T2 T3 T4 read_item(A) read_item(B) read_item(A) read_item(B)

read_item(D) write_item(B) write_item(A) write_item(B)

write_item(D) read_item(D) read_item(C) read_item(A)

write_item(D) write_item(C) write_item(A)

Recovery Deferred Update pada Multi-user(d) log sistem saat terjadi crash


[write_item,T1,D,20]

[commit,T1]

[checkpoint]



[write_item,T4,A,20]

[commit,T4]




[write_item,T3,A,30]

[write_item,T2,D,25] system crash

Recovery Deferred Update pada Multi-user T2 dan T3 diabaikan karena mereka tidak

mencapai commit points mereka. T4 adalah redone karena commit point-nya

setelah system checkpoint terakhir.

+/- RDU pd multiuser

Keuntungan Transaksi tidak perlu di rollback Tidak ada cascading rollback

Kekurangan Bila tanpa checkpoint, proses REDO bisa

panjang Dengan two-phase locking dan mendapatkan

semua lock sebelum mulai transaksi akan membatasi concurrency

Recovery Berdasarkan Immediate Update (RIU) Update dilakukan langsung pada basis data

tanpa menunggu transaksi mencapai titik commit

Operasi tetap harus dituliskan ke log (pada disk) sebelum update dilakukan pada basis data Write-Ahead Logging protocol

RIU untuk Single User

Buat list semua transaksi yang sudah commit dan list transaksi yang belum commit

UNDO semua operasi write_item dari transaksi yang belum commit

REDO semua operasi write_item dari transaksi yang sudah commit sesuai dengan urutan yang tertulis pada log

Dapat ditambahkan checkpoint

RIU Untuk Multiuser

Buat list dari transaksi yg sudah commit dan belum commit setelah checkpoint terakhir ditulis

Buat list transaksi yg sudah commit yang membaca data item dari transaksi yang belum commit untuk cascading rollback

UNDO semua transaksi yg belum commit dan transaksi yang harus di-rollback

REDO semua operasi write_item yang berasal dari transaksi yang sudah commit.

+/- RIU pd multi user

Keuntungan Tidak membatasi concurency

Kerugian Ada REDO & UNDO Ada cascading rollback

Recovery dengan Shadow Paging

Basis data terdiri dari sejumlah fixed-size disk

Buat page table di memory dengan jumlah entry yang sama dengan jumlah disk page

Shadow page table adalah copy dari current page table yang disimpan di disk

Selama transaksi berlangsung current page table diupdate, sedangkan shadow page table tidak dimodifikasi

Recovery dengan Shadow Paging

Bila operasi write_item dilaksanakan, maka copy dari basis data yang akan dimodifikasi dibuat

Current page table dimodifikasi untuk menunjuk pada disk page yang baru, sedangkan shadow page lama tetap menunjuk pada disk blok yang lama

Bila proses commit sukses, maka shadow page table akan dihapus

Bila proses commit gagal, maka status basis data sebelum transaksi bisa diperoleh dari shadow page table

Shadow Paging

AFIM tidak menimpa BFIMnya tetapi disimpan pada tempat lain di disk. Sehingga, setiap saat sebuah item data memiliki AFIM dan BFIM (Shadow copy dari item data) pada dua tempat yang berbeda di disk.

X Y

Database

X' Y'

X dan Y: Shadow copies dari item dataX` dan Y`: Current copies dari item data

Shadow Paging

Untuk mengatur akses item data dengan konkuren dua direktori transaksi (current dan shadow) yang digunakan. Susunan direktori digambarkan di bawah ini. Halaman berikut merupakan item data.

Page 5 (old)Page 1Page 4Page 2 (old)Page 3Page 6Page 2 (new)Page 5 (new)

123456

Current Directory(after updating pages 2, 5)

Shadow Directory(not updated)

123456

+/- Shadow paging

Keuntungan Proses UNDO sangat sederhana Tidak perlu REDO Bisa memakai log, checkpoint

Kerugian Update pada basis data akan mengubah

lokasi database page pada disk, hingga sukar untuk mengatur agar beberapa page selalu berdekatan

Bila page table besar, maka overhead untuk membuat shadow page table juga besar

4.4 REcovery

Documents

Transcript of 4.4 REcovery