Aula 18 - Bruno Neiva Moreno

Banco de Dados I 

Aula 18 - Prof. Bruno Moreno 

22/11/2011

Plano de Aula 

• Introdução 

– SPT 

– Sistemas monousuários e multiusuários 

– Sistemas multiprogramados 

• Transação - Definição 

• Concorrência de Transações 

• Log do Sistema 

• Propriedades ACID 

• Históricos (planos) 

11:40

Sistemas de Processamento 

de Transações – SPT 

• Grandes bancos de dados 

11:40 

– Muitos usuários executando transações 

concorrentes 

– Exemplos 

• Sistemas de reservas de passagens 

• Sistemas bancários 

• Sistemas de cartões de crédito 

• Sistemas de ações 

Alta disponibilidade e baixo 

tempo de resposta

Sistemas monousuários vs 

multiusuários 

• Um dos critérios de classificação de bancos de 

dados 

• Monousuário 

– Somente um usuário pode acessar o sistema em 

um determinado instante 

• Multiusuário 

11:40 

– Muitos usuários podem usá-lo concorrentemente

Multiprogramação 

• Sistemas com uma só CPU: processamento 

concorrente é simultâneo 

11:40 

– É ilusão o processamento de diversos processos 

ao mesmo tempo. 

– Em sistemas operacionais fala-se em paralelismo 

(pseudo-paralelismo) 

• Sistemas multi-programados realizam pseudoparalelismo 

A multiprogramação permite que o computador 

execute diversos programas – ou processos – ao 

“mesmo tempo”

Multiprogramação 

• A multiprogramação utiliza o conceito de que 

processos são parados e retomados de acordo 

com determinadas regras 

11:40 

Concorrência intercalada Paralelismo real

Transações – Definição 

• “é um programa que representa uma unidade 

lógica de processamento do banco de dados” 

Navathe 

– Inserções 

– Exclusão 

– Alteração 

– Recuperação 

• Uma transação é estabelecida com 

delimitadores de início e fim. 

11:40

Transações – Operações 

• Operações básicas 

11:40 

– Ler_item(X) 

• Lê um item X do banco de dados 

– Gravar_item(X) 

• Grava um item X no banco de dados


• Ler_item(X) 

11:40 

1) Encontrar o endereço do bloco do disco que 

contém o item X 

2) Copiar esse bloco para um buffer na memória 

principal 

3) Copiar o item X do buffer para a variável X do 

programa


• Gravar_item(X) 

11:40 

1) Encontrar o endereço do bloco de disco que 

contém o item X; 

2) Copiar esse bloco do disco para um buffer na 

memória principal; 

3) Copiar o item X de uma variável de programa 

chamada X para seu local correto no buffer 

4) Armazenar o bloco atualizado no buffer de volta 

para o disco (atualização de fato)

Transações - Exemplos 

(a) Transferência bancária do valor N da conta de 

saldo X para a conta de saldo Y 

(b) Depósito do valor M para conta de saldo X 

11:40

Concorrência de Transações 

• Diferentes transações podem ser executadas 

concorrentemente mesmo se acessando os 

mesmos itens no banco de dados 

11:40

Concorrência de Transações 

• Se a execução delas for descontrolada, 

ocorrerão problemas de inconsistência no 

banco de dados 

11:40

Transações descontroladas 

• Transações descontroladas geram três tipos de 

problemas 

(1) Atualização perdida 

(2) Atualização temporária (dirty read) 

(3) Sumário Incorreto 

• Considere um exemplo de sistema de reservas 

11:40


Problema 1: Atualização Perdida 

11:40 

– Duas transações acessam os mesmos itens e 

possuem suas operações intercaladas, tornando 

os valores destes itens como incorretos. 

T 1: Transferência de Reservas 

X → Poltronas Reservadas no vôo X 

Y → Poltronas Reservadas no vôo Y 

N → Reservas transferidas 

T 2: Reserva de Poltronas em X 

X → Poltronas Reservadas no vôo X 

M → Reserva de poltronas 

Operações intercaladas geraram 

um valor incorreto de X para T 2


Problema 2: Atualização Temporária 

11:40 

– Uma transação atualiza um item de BD e, a seguir, 

falha por alguma razão. 

Se a transação T 1 falhar deverá retornar ao 

seu valor original, senão T 2 lê o valor errado.


• Problema 3: Sumário Incorreto 

11:40 

– Uma transação aplica uma função agregada para 

um número de registros enquanto outra transação 

está atualizando um destes registros 

T 3 lê X já subtraído de N 

T 3 lê Y antes de T 1 somar N a Y

Recuperação de Transações 

• Um SGBD deve garantir que 

ATOMICIDADE 

11:40 

(1) Todas as operações na transação foram 

completadas com sucesso e seu efeito será 

persistido DURABILIDADE 

(2) A transação que falhou não terá nenhum efeito 

CONSISTÊNCIA 

sobre o banco de dados ou 

ISOLAMENTO 

(3) Transações devem operar isoladamente, sem 

trazer nenhum efeito sobre outras transações

Tipos de falhas 

(1) Computador falhar 

– Hardware, software,rede 

(2) Erro de transação ou sistema 

– Estouro de memória, erro de divisão, parâmetros 

errados 

(3) Erros locais ou condições de exceção 

detectadas 

11:40 

– Saldo insuficiente em uma operação bancária

Tipos de falhas 

(4) Imposição do controle de concorrência 

– O método de controle de concorrência decide 

abortar uma transação que viola a serialização ou 

devido a um deadlock, por exemplo 

(5) Falha de disco 

(6) Problemas físicos e 

catástrofes 

11:40

Estados de Transações 

Uma transação é uma unidade atômica de 

trabalho que ou estará completa ou não foi 

realizada 

• Para controlar uma transação o sistema de 

controle precisa saber quando uma transação 

inicia, quando termina e de suas efetivações e 

interrupções 

11:40 

– Begin, read, write, end, commit e rollback (abort)

Estados de Transações 

11:40

11:40 

Onde ficam os registros das ocorrências das 

transações e dos instantes em que iniciaram e 

finalizaram? 

Log do Sistema

Log do Sistema 

• Controla operações da transação que afetem valores 

dos itens do BD 

• Registros de log 

– [start_transaction, T]: 

• Transação T começou a ser executada 

– [escrever_item, T, X, valor_antigo, novo_valor] 

• T mudou o valor de X do valor_antigo para o novo_valor 

– [ler_item, T, X] 

• T leu o item X do banco de dados 

– [commit, T] 

• T foi completada com sucesso e seus efeitos podem ser efetivados 

– [abort, T] 

• Indica que a transação T foi interrompida 

11:40

Ponto de Efetivação 

• Uma transação alcança seu ponto de efetivação 

quando todas as operações foram registradas no 

log 

• No ponto de efetivação, a transação é efetivada 

(committed) e seu efeito é registrado no BD 

• Quando efetivada, a transação escreve no log 

uma entrada do tipo [commit, T] 

• Uma transação é cancelada quando possui uma 

entrada [start_transaction, T] no log mas nenhum 

[commit, T] 

11:40

Propriedades das 

Transações 

• Propriedades ACID 

11:40 

Atomicidade: Uma transação é uma unidade atômica. 

Consistente: A execução completa de uma transação faz 

o BD passar de um estado consistente para outro. 

Isolamento: Uma transação é executada isoladamente 

das demais. 

Durabilidade: As mudanças realizadas por uma 

transação no banco de dados são persistidas.


Transações 

• Atomicidade 

11:40 

– Garante que uma transação seja executada por 

completo 

– É de responsabilidade do subsistema de 

restauração de transações do SGBD garantir essa 

propriedade 

– Se uma transação falhar, o SGBD garante que 

todos os efeitos serão desfeitos.


Transações 

• Consistência 

11:40 

– É de responsabilidade do programador 

(especialmente do projetista) 

• Restrições de integridade são garantidas pelo SGBD 

mas devem ser implementadas pelo projetista 

– O que é um estado consistente? 

– O SGBD garante que qualquer estado do BD é 

consistente.


Transações 

• Isolamento 

11:40 

– Imposto pelo subsistema de controle de 

concorrência do SGBD 

– Um SGBD deve garantir que uma transação torna 

suas atualizações invisíveis até que seja efetivada.


Transações 

• Durabilidade 

11:40 

– Responsabilidade do subsistema de restauração 

do SGBD. 

Propriedade Responsabilidade 

Atomicidade Subsistema de Restauração de Transações 

Consistência Programador e SGBD 

Isolamento Subsistema de Controle de Concorrência 

Durabilidade Subsistema de Restauração de Transações

Planos de Execução 

• Representa todas as operações das transações 

11:40 

– Para um plano S de n transações T 1, T 2, ..., T n, S 

deve conter as operações na mesma ordem em 

que elas ocorrem em T i 

– Operações de outras transações T j poderão ser 

intercaladas com as operações de T i em S 

– Notação para codificação de um plano 

• r, w, c e a para read, write, commit e abort


• S a: r 1(X); r 2(X); w 1(X); r 1(Y); w 2(X); w 1(Y); 

11:40


• S b: r 1(X); w 1(X); r 2(X); w 1(X); r 1(Y); 

11:40


• Duas operações em um plano estão em 

conflito se eles satisfizerem as seguintes 

condições 

(1) Forem de transações diferentes; 

(2) Acessarem o mesmo item X; 

(3) Pelo menos uma das operações for de escrita. 

• Exemplo 1: r 1(X); r 2(X); w 1(X); r 1(Y); w 2(X); w 1(Y); 

• Exemplo 2: r 1(X); w 1(X); r 2(X); w 1(X); r 1(Y); 

11:40

Classificação de planos 

• Planos podem ser classificados de acordo com 

a restaurabilidade ou baseado na serialidade 

11:40 

– Um plano S é restaurável se nenhuma transação T 

de S for efetivada (commit) até que todas as 

transações T’ que tiverem gravado um item lido 

por T, tenham sido efetivadas. 

S c: r 1(X); w 1(X); r 2(X); r 1(Y); w 2(X); c 2; a 1; 

– A transação 2 escreve X depois da transação 1 lê-lo? 

Não-restaurável


• Planos podem ser classificados de acordo com 

a restaurabilidade ou baseado na serialidade 

11:40 

– Um plano S é restaurável se nenhuma transação T 

de S for efetivada (commit) até que todas as 

transações T’ que tiverem gravado um item lido 

por T, tenham sido efetivadas. 

S d: r 1(X); w 1(X); r 1(Y); w 2(X); w 1(Y); c 1; c 2; 

– A transação 2 escreve X depois da transação 1 lê-lo? 

Restaurável


baseado na serialidade 

• Considere um sistema de reservas onde T1 e 

T2 ocorrem aproximadamente ao mesmo 

tempo 

11:40



• Se a intercalação de operações não for 

permitida temos as duas opções: 

11:40 

(I) (II)



• Se a intercalação de operações for permitida, 

temos diversas opções. Dentre elas: 

• Serialidade de planos permite identificar planos 

corretos quando há intercalação de operações 

11:40 

(III) (IV)



• Planos seriais são planos em que as operações 

de cada transação são executadas 

consecutivamente, sem intercalação 

11:40 

(I) (II)



• Planos não seriais 

11:41 

(III) (IV)



• Exemplos 

11:41 

– X = 90, Y = 90, N = 3 e M = 2 

(I) 

X = 89 e Y = 93 

T 1 

read_item X → 90 

X = 90-3= 87 

write_item X → 87 

read_item Y → 90 

Y = 90 + 3 = 93 

write_item Y → 93 

T 2 


X = 87+2= 89 

write_item X → 89



• Exemplos 

11:41 

– X = 90, Y = 90, N = 3 e M = 2 

(II) 

X = 89 e Y = 93 

T 2 


X = 90+2= 92 


T 1 


X = 92-3= 89 



Y = 90 + 3 = 93 

write_item Y → 93



• Exemplos 

Atualização 

Perdida! 

11:41 

– X = 90, Y = 90, N = 3 e M = 2 

(III) 

X = 92 e Y = 93 

Valor Incorreto! 

T 1 


X = 90-3= 87 

T 2 


X = 90+2= 92 

T 1 



T 2 


T 1 

Y = 90 + 3 = 93 

write_item Y → 93



• Exemplos 

11:41 

– X = 90, Y = 90, N = 3 e M = 2 

(IV) 

X = 89 e Y = 93 

T 1 


X = 90-3= 87 


T 2 


X = 87+2= 89 


T 1 


Y = 90 + 3 = 93 

write_item Y → 93 

Plano é não-serial com 

resultado correto!

11:41 

A serialidade é um conceito que 

determina se um plano não- 

serial é capaz de fornecer um 

resultado correto. 

Serialidade tem a ver com 

equivalência de planos não 

seriais com planos seriais



• Um plano é serializável se ele for equivalente a 

algum plano serial com as mesmas transações 

• Dizer que um plano não serial é serializável é 

equivalente a dizer que é correto 

11:41 

– Deixa o BD em um estado consistente 

– A intercalação é apropriada e o resultado é o mesmo 

se o plano fosse serial 

– Porém mais eficiente do que um plano serial 

• Concorrência

Equivalência de planos 

• Equivalência quanto a resultado 

11:41 

– Planos equivalentes produzem o mesmo resultado 

– Equivalência por resultado não é satisfatória 

• S1: r(X); X:=X+10; w(X) 

• S2: r(X); X:=X*1,1; w(X) 

• Equivalentes com valor de X inicial igual a 100


• Equivalência de conflito 

11:41 

– Dois planos são conflito equivalentes se a ordem 

de quaisquer duas operações conflitantes for a 

mesma em ambos os planos 

– Um plano S é conflito serializável se ele for 

conflito equivalente a um plano serial S’


• Equivalência de conflito 

11:41 

– O plano (IV) é conflito serializável porque é 

equivalente ao plano (I) 

(IV) (I)


• Equivalência de 

conflito 

11:41 

– O plano (III) é 

equivalente aos plano 

(I) e (II)? 

(I) (II) 

(III)

11:41 

Projeto: ultima iteração dia 

25/11

11:41 

Prova dia 02/12

11:41 

Freqüência! 

22/11/2011

Aula 18 - Bruno Neiva Moreno

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