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07-08 SQL & Transaction.md

File metadata and controls

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07 SQL

  • DBMS 和 KV 数据库比较：In a key-value store, all the relationships and operations are managed by the programmer (p29左右)

关系模型（p32起）

关系relation, 元组tuple

怎么定位一个tuple？Table name + primary key

relational model summary

DML （Data Manipulation Languages）

  • procedural 过程式、declarative 声明式

关系代数（p40-50）

复杂数据关系的表示（p59起）

  • Duplication and normalizing 重复和规范化（p65）

  • representing one-to-many 表示一对多关系（p66）

  1. 解决方案1：添加新表和外键
  2. 解决方案2：document model 文档模型 （一对多关系）

Document model 文档模型（e.g. JSON）

  • schema flexibility：任意修改schema
    • 关系数据库中的schema更改很慢

关系模型和文档模型对比

relational and document model

OldSQL → NoSQL → NewSQL → HTAP

OldSQL（p81）

  • OldSQL = Relational Model + SQL + ACID

  • OLTP transaction

    • 生命周期短
    • 需要的数据量小
oldSQL

NoSQL（p91）

Scale Horizontally with Middleware 使用中间件横向扩展

  • [√] Read/Write single Record

  • [×] No Distributed Transaction & Join

    • Unavailable when: Changing schema - Server failover
    • Data Scaling & Re-sharding
tradeoff（p95-99）
  • 简化数据模型 => 降低复杂度
  • 弱化transaction，异步复制 => 牺牲一致性，换取scalability和availability
NoSQL

NewSQL（p105）

定义：A class of modern RDBMS, which provides:

  • NoSQL’s Scalability
  • SQL’s ACID Transaction & Relational Model

怎么扩展scale？

  • Shared-nothing Partitioning
NewSQL

HTAP(Hybrid Transactional/Analytical Processing)（p131）

  • real-time analytics on fresh data

  • OLAP (ML)

L1 Lightning（p137-140）
HTAP1HTAP2

08 Transactions

  • Atomicity: TX is either performed entirety or not performed at all. (rollback回滚)

  • Cosistency: Transaction must change the data from a consistent state to another

  • Isolation: Two concurrently executed transactions are isolated from each other

  • Durability: Once a transaction is committed, its changes must durably stored to a persistent storage

如何保证？（p28）

  • I：一致性控制方法

Serializability（p31）

  • 是理想化的：并发事务T1,T2,...,TN好像是按顺序执行的一样

  • 如何检查是不是serializability？replay the concurrent execution to a serial of reads/writes（例子p35-42）

Serializability的实现（p45）

使用锁lock

  • 全局锁global lock：一次只能一个TX， 不并发（性能差）

  • 简单细粒度锁simple fine-grained lock：每个record有一个锁（锁容易放太早，不正确）

  • Two-phase locking 2PL：TX commit之后再放所有的锁 -> 保证Serializability

Two-phase lock
2PL的问题——deadlock（p61）
解决方法：
resolve deadlock

Optimistic concurrency control -- OCC（p67）

  • Executing TXs optimistically w/o acquiring the lock
  • Checks the results of TX before it commits
    • If violate serializability, then aborts & retries
OCC
具体例子（p69-80）
好处：
  • phase1: Operates in private workspace; rare inter-thread synchronization (optimistic)
  • phase2, 3: Needs synchronization, but usually very short at low contention
问题：
  • False Aborts 错误的abort
  • livelock：high contention情况下，一直abort，没有progress
summary-serializability

Modern Transaction Systems（p89）

HTM（p92）

intel RTM（p96）

RTM

Hardware support for transactional memory总结

  • Easy programming model for the programmer
  • Good performance if using properly
  • However, the programmer should handle its pitfalls

DBX（p111）

a TX system to use RTM for acceleration, but avoids its pitfalls for TXs

DBX

ROCOCO（p135）

回顾：优化TX的方向？Improve the TX algorithms properties

  • E.g., better deadlock detection algorithms in 2PL
  • E.g., reduce aborts in OCC
ROCOCO1
ROCOCO2