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 ====== Datenbanksysteme II ======
-===== Übung 1 =====
+  * [[übungen]]
-  * **Transaktion** \\ Folge von Aktionen (read/write) die die DB von einem konsistenten Zustand in einen anderen Konsistenten Zustand überführt.
+  * [[zusammenfassung]]
-  * **Hauptaufgabe der Transaktionen - Verwaltung**
-    * Synchronisation (Koordination von mehreren Benutzerproxessen => Logische Einbenutzerbetrieb)
-    * Recovery (Behebung von Fehlersituationen)
-  * **Eigenschaften von Transaktionen (ACID-Prinzip)**
-    * **A**tomicy (Atomarität: EffektTransaktion trifft ganz oder gar icht in ???)
-    * **C**onsistency (Konsistenz/Integritätserhaltung: Konsistenter Zustand => Konsistenter Zustand)
-    * **I**solation (Isoliertheit: Logischer Einbenutzerbetrieb)
-    * **D**urability (Dauerhaftigkeit, Persistenz)
-  * **Schedule** \\ Folge von Aktionen (read/write) für eine Menge $\{T_1, \ldots, T_n\}$ von Transaktionen, die durch Mischen der Aktionen der Transaktionen entsteht, wobei die Reihenfolge innerhalb der Transaktionen beibehalten wird.
-  * **Serieller Schedule** \\ Schedule S von $\{T_1, \ldots, T_n\}$, in dem die Aktionen der einzelnen Transaktionen nicht unter einander verzahnt sind, sondern sin Blöcken hintereinander ausgeführt werden
-  * **Serialisierbarer Schedule** \\ Schedule S von $\{T_1, \ldots, T_n\}$, der die selbe Wirkung hat, wie ein belibiger serieller von $\{T_1, \ldots, T_n\}$ => Nur serialisierbarer Schedules dürfen zugelassen werden!
-==== Aufgabe 1 ====
-Mögliche Abhängigkeiten
-  * rw
-  * wr
-  * ww
-Für $S_1$
-$T_1$ = (r(v), w(v))
-$T_2$ = (w(x), w(w), r(v))
-$T_3$ = (w(z), r(y), w(x))
-$T_4$ = (r(w), r(z), W(y))
-=== a ===
-=> Gleiche Tranasktions- & Aktionsmenge!
-Abhängigkeiten:
-  * $S_1$: $rw_{4,2}(w), wr_{1,2}(v), wr_{3,4}(z), ww_{2,3}(x), rw_{3,4}(y)$
-  * $S_2$: $rw_{4,2}(w), wr_{1,2}(v), ww_{2,3}(x), rw_{4,3}(z), rw_{3,4}(y)$
-=> $S_1$ & $S_2$ sind nicht Konfliktäquivalent!
-=== b ===
-=> Gleiche Tranasktions- & Aktionsmenge!
-Abhängigkeiten:
-  * $S_1$: $rw_{4,2}(w), wr_{1,2}(v), wr_{3,4}(z), ww_{2,3}(x), rw_{3,4}(y)$
-  * $S_3$: $wr_{3,4}(z), wr_{1,2}(v), ww_{2,3}(x), rw_{4,2}(w), rw_{3,4}(y)$
-=> $S_1$ & $S_2$ sind Konfliktäquivalent!
-==== Aufgabe 2 ====
-Serialisierungs-/Abhängigkeitsgraph:
-  * Knoten: Transaktionen
-  * Kanten: Abhängigkeiten
-  * Zyklenfrei: Topologische Ordnung = serielle Ausführung
-  * enthält zyklen: S ist nicht seriallisierbar
-a) T1, T2, T4, T3 oder T1, T4, T2, T3
-b) nicht serialisierbar
-==== Aufgabe 3 ====
-  * a): Lost Update $S(r_1(x), w_2(x), w_1(x))$ \\ => Änderungen einer Transaktion werden durch eine andere Transaktion überschrieben und gehen verloren.
-  * b): Dirty Read/Write: $S(w_1(x), r_2(x), w_1(x))$ \\ => Zugriff auf "Schmutzige" Daten => Objekte, die von einer noch nicht beendenen Transaktion geändert werden
-  * c): Non-Repeatable Read: $S(r_1(x). w_2(x), r_1(x)$ \\ => Transaktion liest unterschiedliche Werte des selben Objekts
-=> Annomalien können nur auftreten, wenn //Isolation// verletzt wird!
-===== Übung 2 =====
-==== Aufgabe 1 ====
-Legaler Schedule
-  * LOCK (L) vor jedem Zugriff
-  * UNLOCK (U) spätestens bei TA=Ende
-  * Keine TA fordert Sperre an, die sie bereits besitzt
-  * Sperren werden respektiert
-  * Man darf keine sperren zurückgeben, die man nicht hat
-  * 2-Phasen-Sperrprotokoll (2PL):
-    - Wachstumsphase (lock)
-    - Schrumpfungsphase (unlock)
-Problem von 2PL: Kaskadierendes Rücksetzen (T1 wird nach U1(x) zurückgesetzt (ABORT) => alle T2. die nach U1(x) auf x zugegriffen haben, müssen auch zurückgesetzt werden => Durability
-  * Striktes 2PL
-    *  alle Sperren werden bis zum COMMIT gehalten
-    * COMMIT wird atomar durchgeführt
-    *
-Es gild
-  * 2PL => serialisierbar
-  * serialisierbar NOT => 2PL
-  *
-S0
-  * wird nicht freigegeben vor TA ende
-  * T2 gibt sperre frei, die sie nie hatte
-  * => Nicht legal
-S1
-  * nicht legal, da sperre auf x doppelt vergeben wird
-  * => Nicht legal
-S2
-  * => Legal
-  * => Nicht 2PL, da T1 nach U1(x) noch L1(y) anfordert
-  * => s2 ist serialisierbar, da keine Abhängigkeiten zu T1 & T2!
-  *
-S3
-  * Unlock von T1 nicht atomar => kein striktes 2PL
-  * TODO
-  *
-S4
-  * => Legal
-  * => 2PL erfüllt
-  *
-==== Aufgabe 2 ====
-Verklemmung bezgl. Zugriff auf Verschiedene Objekte:
-  - T1 hält x(x)
-  - T1 will x(y)
-  - T2 hält x(y)
-  - T2 will x(x)
-=> Verlemmung, da T1 und T2 gegenseitig warten
-Verklemmung bzgl. Sperrkonversion:
-T1 und T2 warten gegenseitig, aber weil das Protokoll es so will
-Verhungern einer Transaktion auf erforderliche Sperre.
-^bestehend -> \\ angefordert ^ R ^ X ^
-^ R | (+) | (-) |
-^ X | (-) | (-) |
-^bestehend -> \\ angefordert ^ R ^ U ^ X ^
-^ R | (+) | (-) | (-) |
-^ U | (+) | (-) | (-) |
-^ X | (-) | (-) | (-) |
-^bestehend -> \\ angefordert ^ R ^ A ^ X ^
-^ R | (+) | (+) | (-) |
-^ A | (+) | (-) | (-) |
-^ X | (-) | (-) | (-) |
-^    ^ RX ^ RUX ^ RAX ^
-^ a) | (V) | (V) | (V) |
-^ b) | (V) | (X) | (X) |
-^ c) | (V) | (X) | (V) |
-==== Aufgabe 3 ====
-^      ^ R ^ X ^ IR ^ IX ^ RIX ^
-^    R | (+) | (-) | (+)  | (-)  | (-)  |
-^    X | (-) | (-) | (-)  | (-)  | (-)  |
-^   IR | (+) | (-) | (+)  | (+) X| (+) X|
-^   IX | (-) | (-) | (+) X| (+) X| (-)  |
-^  RIX | (-) | (-) | (+) X| (-)  | (-)  |
-IR-Sperre: tiefere Ebene hat R-Sperre
-IX-Sperre: tiefere Ebene hat X-Sperre
-RIX-Sperre:Volle lesesperre, tiefe schreibsperre (R-IX-Sperre)
-a) R-Sperre auf Tutpelebene entspricht IR-Sperre (auf Relationsebene)
- => Falls es sich um das selbe Tupel handelt, darf die Sperre nicht vergeben werden, sonst schon
-b)
-  * Phantomproblem: Spätere Generierung eines Tupels , das während der Abarbeitung hätte berücksichtigt werden müssen.
-  * Hierachisches Sperren: Für Aggregartfunktionen R-Sperre auf gesammter Relation anfordern, Einfügen würde IX-Sperre anfordern, die aber nicht gewährt wird.
-==== Aufbau ====
-  * DB-Anwendung
-  * DBS
-    * DBMS
-    * DB
-|  Anwendungen (mehrere)                                       ||
-^         Externe Ebene | Views (mehrere)                       |
-^                       |  ↓↓ Logische Datenunabhängigkeit ↓↓   |
-^  Konzeptionelle Ebene |                                       |
-^                       |  ↓↓ Physische Datenunabhängigkeit ↓↓  |
-^         Interne Ebene | Speicherformat                        |
-===== Probeklausur 1/2 =====
-==== Aufgabe 1 ====
-  * Falsch \\ Die Knoten sind die Transaktionen
-  * Wahr
-  * Wahr \\ mindestens alles was ich
-  * Fals \\ Das währe FOCC
-==== Aufgabe 2 ====
-=== a) ===
-Zyklus in Graph => Es liegen verklemmungen vor
-=== b) ===
-  * Jüngere TA hält Sperre \\ => ältere TA "verwundet" (wound) jüngere TA; jüngere TA wird zurückgesetzt!
-  * Ältere TA hält Sperre \\ => jüngere TA "wartet" (wait)
-  * $L_1(y)$ => $T_3$ wird zurückgesetzt
-  * $L_2(z)$ => $T_2$ wartet
-  * $L_1(x)$ => $T_2$ wird zurückgesetzt
-  * $L_3(x)$ => $T_3$ bereits zurückgesetzt
-=> $T_1$ kommt durch
-=== c) ===
-  * Jüngere TA hält Sperre \\ => ältere TA "wartet" (wait)
-  * Ältere TA hält Sperre \\ => ältere TA "tötet" (die) jüngere TA; jüngere TA wird zurückgesetzt!
-  * $L_1(y)$ => $T_1$ wartet
-  * $L_2(z)$ => $T_2$ wird zurückgesetzt
-  * $L_1(x)$ => $T_1$ wartet bereits auf die Freigabe von y
-  * $L_3(x)$ => $T_3$ bekommt sperre, da $T_2$ zurückgesetzt wurde und $T_1$ noch auf die Freigabe von y wartet (nicht so weit kam sich x zu schnappen)
-=> $T_3$ & $T_1$ kommen durch
-==== Aufgabe 3 ====
-$T_2, T_3, T_5, T_4, T_1$
-==== Anforderungen ====
-  * **Integration** //einheitlicher// Zugriff auf //alle// Daten einer Anwendung
-  * **Operationen** auf den Daten (ändern, löschen, ...)
-  * **Data Dictionary** Schema anschauen
-  * **Benutzersicheten** views
-  * **Konsistenzüberwachung** bei Änderung
-  * **Zugriffskontrolle**
-  * **Transaktionen**
-  * **Synchronisation** (Mehrbenutzersystem)
-  * **Datensicherung**
-  * Datensystem (deskriptive Anfragen, Mengenzugriffe)
-  * Zugriffssystem (Satzzugriffe)
-  * Speichersystem (Seitenzugriffe)
-  * DB (Blocktransfer)
-Neben an:
-  * Transfermanagement???
-  * Metadatenverwaltung
-Drüber:
-  * Anwendung
-  *
-===== Übung 4 =====
-==== Aufgabe 1 ====
-=== a) ===
-Loggranulat <= Sperrgranulat, sonst Lost Updates ???
-Update-in-place: geänderte Werte auf ursprüngliche Pos
-=== b) ===
-Einbringstrategien
-  * direktes Einbringne (???-in-phase)
-    * Geänderte Werte werden auf ihre ursprüngliche Position zurückgeschrieben. d.h. Schreibe ist gleichzeitig Einbringen i.d. DB
-==== Aufgabe 4 ====
-  * ''WAL-Prinzip (Write-Ahead-Log)'' \\ UNDO Info muss __vor__ Einbringen der änderungen in der DB in der Log-Datei stehen \\ => relevant für Steal
-  denn sonsst: 4-1 c) Schritt 4 (save[B', D]) findet vor EOT1 statt, d.h. wenn WAL-Prinzip verletzt würde, also keine Protokollierung hat Statgefunden & T1 wird zurückgespult => ursprünglicher Zustand d. DB kann nicht hergestellt werden
-  * Commit-Regel (Force log ab commit):
-REDO Info muss vor COMMIT-Durchführung in der Log-Datei stehen (=> relevant für No-Focre)
-===== Übung 5 =====
-==== Aufgabe 1 ====
-Aufgabe des Logging:
-  * Jede Änderung auf der DB im Normalbetrieb wird protokolliert:
-    * REDO: Informationen zum Nachvollziehen der Änderungen erfolgreicher TAs
-    * UNDO: Informationen zum Zurücknehmen der Änderungen unvollständiger transaktionen
-  * Klassifikation von Logging-Verfahren:
-    * physisch: Protokoll auf Ebene der Seiten, Datensätze, Indexeinträge
-      * Zustands-Logging: aller Zustands Before-Image (BFIM), neuer Zustand After-Image (AFIM)
-      * Übergangs-Logging: Speicherung der Zustandsdifferenzen
-    * Logisch: Speicherung der Änderungsoperationen mit ihren Parametern -> kürzere Logeinträge
-    * PhysiologischL Kombination aus beidem
-  * Struktur der Log-Einträge für Anderungen:
-    * LSN (Log Sequence Number): Eindeutige Kennung des Log-Eintrags in chronologischer Reihenfolge
-    * TA-ID: Eindeutige Kennung der TA, die die Änderung durchgeführt hat
-    * Page-ID: Kennung der Seite auf der die Änderungsoperation vollzogen wurde (ein Eintrag pro geänderter Seite)
-    * REDO: Gibt an, wie die Änderung nachvollzogen werden kann
-    * UNDO: Beschreibt, wie die Änderung rückgängig gemacht werden kann
-    * PerLSN: Zeiger auf den vorhergehenden Log-Eintrag der jeweiligen TA (Effizienzgründe)
-  * Log-Sätze: Ein Log-Satz wird für jede der follgenden Aktionen geschrieben: UPDATE, COMMIT, ABORT, END, CLR
-    * CLR (Compensation Log Record): Beim Zurücksetzen der TA (UNDO) werden Aktionen rückgängig gemacht, das Logging hiervon geschieht durch das Schreiben eines CLR.
-    *
-=== b) ===
-^  Seite  ^  PageLSN \\ (Puffer)  ^  PageLSN \\ (Platte)  ^
-| $P_A$ | 90 | 90 |
-| $P_B$ | 130 | 0 |
-| $P_C$ | 50 | 50 |
-| $P_D$ | 70 | 0 |
-| $P_E$ | 110 | 60 |
-==== Aufgabe 2 ====
-=== a) ===
-Weitere Datenstrukturen beim Recovery:
-  * TA-Tabelle:
-    * Ein Eintrag  pro aktive TA
-    * Enthält
-      * TA-ID
-      * Status (running / commited / aborted)
-      * LastLSN (letzte vergebe LSN)
-  * DirtyPage-Tabelle: nachführen aler bereits abgeschlossenen TAs, die noch nicht in die DB eingebracht  wurden.
-    * Ein Eintrag pro Schmutziger Seite im Puffer
-    * Einthält recLSN (LSN des Log-Satzes, durch den erstmals die Seite schmutzige wurde)
-Phasen der Crash-Recovery:
-  - Analysephase
-    - Lies Log-Datei von letztem Check Point bis Ende
-    - Bestimme Gewinner & Verlierer TAs:
-      * Gewinner: COMMIT-Satz in Log
-      * Verlierer: Kein COMMIT-Satz im Log
-    - Ermittler geänderte Seiten
-  - REDO-Phase
-    - Vorwärtslesen der Log-Datei, ausgehend vom letzten Sicherungspunkt.
-    - Wiederholen der Änderunge die noch nicht in der DB stehen pageLSN(DB) < LSN
-      * Vollständiges REDO: Wiederholung __aller__ UPDATES & LLRs (auch der abgebrochenen TAs)
-      * Selektives REDO: Wiederhochung der Updates der Gewinner TAs & LLRs
-  - UNDO-Phase
-    - Rückwärtslesen der Log-Datei bis BOT der ältesten Verlierer TA
-    - Verlierer TAs zurücksetzen
-      * Vollständiges REDO: Nur wenn Fehlerzeitpunkt laufende TAs zurücksetzen
-      * Selektives REDOL alle verlierer TAs zurücksetzen genau dann wenn LSN <= pageLSN(DB)
-=== b) ===
-  * Gewinner TAs: $T_1$ & $T_3$
-  * Verlierer TAs: $T_2$ & $T_4$
-  * Betroffene Seiten: $P_A$, $P_B$, $P_C$, $P_D$, $P_E$
-Idempotenz von UNDO & REDO: \\
-REDO- und UNDO-Phasen müssen idempotent sein, d.h. sie müssen auch bei mehrfacher Ausführung immer wieder das selbe Ergebniss liefern: $f(f(x)) = f(x)$
-Idempotenz von REDO wird durch Check der pageLSN (Platte) sichergestellt.
-Idempotenz von UNDO wird durch CLRs sichergestellt.
-Vollständiges REDO:
-^ TA ^ Seite ^ PageLSN vs LSN ^ Änderungen in \\ der DB (Platte) ^
-| $T_1$ | $P_B$ |  $0 < 20$       | $P_B, 20$  |
-| $T_4$ | $P_C$ |  $50 \not< 50$  |            |
-| $T_1$ | $P_E$ |  $60 \not< 60$  |            |
-| $T_4$ | $P_D$ |  $0 < 70$       | $P_D, 70$  |
-| $T_2$ | $P_A$ |  $90 \not< 90$  |            |
-| $T_3$ | $P_E$ |  $60 < 110$     | $P_E, 110$ |
-| $T_2$ | $P_B$ |  $0 < 130$      | $P_B, 130$ |
-UNDO:
-^ TA ^ Seite ^ Zur Log-Date hinzugefügte Log-Einträge ^ Änderungen auf der DB Platte ^
-| $T_2$ | $P_B$ | $180, T_2, P_B, R(B), U(B), 130$ | $P_B, 180$ |
-| $T_2$ | $P_A$ | $190, T_2, P_A, R(A), U(A), 180$ | $P_A, 190$ |
-| $T_4$ | $P_D$ | $200, T_4, P_D, R(D), U(D), 70$  | $P_D, 200$ |
-| $T_4$ | $P_C$ | $210, T_4, P_C, R(C), U(C), 200$ | $P_C, 210$ |
-Slektives REDO:
-^ TA ^ Seite ^ Page LSN vs LSN ^ Änderungen in DB (Platte) ^
-| $T_1$ | $P_B$ |  $0 < 20$        | $P_B, 20$  |
-| $T_1$ | $P_E$ |  $60 \not< 60$   |            |
-| $T_3$ | $P_E$ |  $60 \not< 110$  | $P_E, 110$ |
-UNDO:
-^ TA ^ Seite ^ PageLSN >= LSn
-===== Übung 6 =====
-==== Aufgabe 2 ====
-=== a) ===
-<code sql>
-SELECT
-  s.Name
-FROM
-  student s,
-  lehrveranstaltung v,
-  Dozent d,
-  Hoert h,
-  Haelt hl
-WHERE
-  d.Titel = "Prof." AND
-  d.Name = "Einstein" AND
-  v.LVType = "Seminar" AND
-  s.MatrNr = h.MatrNr
-  h.LVNr = v.LVNr AND
-  hl.LVNr = v.LVNr AND
-  hl.DozNr = d.DozNr AND
-</code>
 ===== ACID =====
   * Atomic (Wenn, dann wird man als ganzes abgebrochen)
@@ Line 378: / Line 8: @@
   * Isolation (Man muss sich aleine fühlen)
   * Durability (Abgeschlossene Transaktionen sind von dauer)
-  *