יכולת סריאליזציה ובידוד של עסקאות

בדף הזה מתוארים התנגשות נתונים טרנזקציונלית, סריאליזציה ובידוד. דוגמאות קוד של טרנזקציות זמינות במאמר בנושא טרנזקציות וכתיבות באצווה.

טרנזקציות ועימות נתונים

כדי שעסקה תצליח, המסמכים שאוחזרו על ידי פעולות הקריאה שלה צריכים להישאר ללא שינוי על ידי פעולות מחוץ לעסקה. אם פעולה אחרת מנסה לשנות אחד מהמסמכים האלה, הפעולה הזו נכנסת למצב של התנגשות נתונים עם העסקה.

התנגשות נתונים

כששתי פעולות או יותר מתחרות על השליטה באותו מסמך. לדוגמה, יכול להיות שנדרש לשמור על עקביות של מסמך מסוים במהלך טרנזקציה, בזמן שפעולה מקבילה מנסה לעדכן את ערכי השדות של המסמך הזה.

‫Cloud Firestore פותר את הבעיה של התנגשות נתונים על ידי עיכוב או ביטול של אחת מהפעולות. ספריות הלקוח של Cloud Firestore מנסות באופן אוטומטי לבצע מחדש טרנזקציות שנכשלות בגלל התנגשות נתונים. אחרי מספר סופי של ניסיונות חוזרים, פעולת העסקה נכשלת ומוחזרת הודעת שגיאה:

ABORTED: Too much contention on these documents. Please try again.

כשמחליטים איזו פעולה תיכשל או תתעכב, ההתנהגות תלויה בסוג של אמצעי הבקרה של הפעולות המקבילות.

אמצעי בקרה לבו-זמניות

מצב הריצה המקבילית הוא אפשרות להגדרה במסד הנתונים. ‫Cloud Firestore תומך במצבי הגישה המקבילה הבאים:

• ‫PESSIMISTIC: אמצעי בקרה אופטימיים של גישה בו-זמנית מניחים שסביר להניח שתהיה תחרות על הנתונים. בטרנזקציות פסימיות נעשה שימוש בנעילות של מסדי נתונים כדי למנוע מפעולות אחרות לשנות את הנתונים.

  באמצעות אמצעי בקרה אופטימיים של פעולות בו-זמניות, הטרנזקציות נועלות את המסמכים שהן קוראות. נעילה של מסמך על ידי טרנזקציה חוסמת טרנזקציות אחרות, כתיבות באצווה וכתיבות לא טרנזקציונליות מלשנות את המסמך הזה. נעילות המסמך של טרנזקציה משתחררות בזמן ביצוע הפעולה. בנוסף, אם חלף הזמן הקצוב לתפוגה או אם הפעולה נכשלה מסיבה כלשהי, המערכת מבטלת את הנעילות.

  כשעסקה נועלת מסמך, פעולות כתיבה אחרות צריכות להמתין עד שהעסקה תשחרר את הנעילה. הנעילות של העסקאות מתבצעות לפי הסדר הכרונולוגי.

• ‫OPTIMISTIC: בשיטת בקרת מקביליות אופטימית מניחים שאין סיכוי גבוה למאבק על נתונים, או שלא יעיל להחזיק נעילות של מסד נתונים. בטרנזקציות אופטימיות לא נעשה שימוש בנעילות של מסד הנתונים כדי לחסום פעולות אחרות שמשנות נתונים

  באמצעות בקרת מקבילות אופטימית, העסקה עוקבת אחרי כל המסמכים שקוראים בתוך העסקה. פעולות הכתיבה של העסקה יושלמו רק אם אף אחד מהמסמכים האלה לא השתנה במהלך ביצוע העסקה. אם מסמך כלשהו השתנה, המטפל בעסקאות ינסה שוב לבצע את העסקה. אם העסקה לא יכולה להניב תוצאה נקייה אחרי כמה ניסיונות חוזרים, העסקה נכשלת בגלל התנגשות נתונים.

הגדרות ברירת המחדל של מצב מקביליות

ערך ברירת המחדל במהדורת Standard הוא PESSIMISTIC. ערך ברירת המחדל במהדורת Enterprise הוא OPTIMISTIC. עם זאת, ההתנהגות תלויה גם בסוג ספריית הלקוח:

• ערכות ה-SDK לנייד ול-Web משתמשות באמצעי בקרה של concurrency אופטימי. התנהגות ה-SDK לנייד וה-SDK לאינטרנט לא מושפעת מההגדרה הזו, כי הם תמיד מדמים בו-זמניות אופטימית.

• ספריות הלקוח של השרת משתמשות באמצעי בקרה של מקביליות בהגדרת מסד הנתונים.

התנגשות נתונים בערכות ה-SDK לניידים ולאתרים

ערכות SDK לנייד ולאינטרנט מדמות טרנזקציות של אופטימיזציה של פעולות בו-זמניות באמצעות תנאים מוקדמים לכתיבה בגרסאות של מסמכים. האמולציה הזו מתרחשת ללא קשר להגדרת מצב הגישה בו-זמנית של מסד הנתונים. ערכות ה-SDK לאפליקציות לנייד ולאתרי אינטרנט לא משתמשות בתכונה built-in transactions, ולכן גם אם מצב הבו-זמניות של מסד הנתונים מוגדר ל-PESSIMISTIC, לקוחות לנייד עדיין מתנהגים בצורה אופטימית.

ערכות SDK לנייד ולאינטרנט משתמשות באמצעי בקרה אופטימיים של פעולות מקבילות, כי הן יכולות לפעול בסביבות עם חביון גבוה וחיבור רשת לא אמין. נעילת מסמכים בסביבה עם זמן אחזור גבוה תגרום ליותר מדי כשלים בגלל התנגשות נתונים.

התנגשות נתונים בספריות הלקוח של השרת

ספריות לקוח של שרת (C#‎,‏ Go, ‏ Java, ‏ Node.js, ‏ PHP, ‏ Python, ‏ Ruby) משתמשות בתכונה מוכללת של טרנזקציות. העסקאות האלה משתמשות בהגדרה של מצב מקביליות ברמת מסד הנתונים, וערך ברירת המחדל תלוי במהדורה:

• מהדורת Enterprise משתמשת כברירת מחדל באמצעי בקרה אופטימיים של פעולות בו-זמניות כדי לתמוך בפעולות שסורקות אוספים שלמים. אמצעי בקרה אופטימיים של פעולות בו-זמניות עוזרים להימנע מפעולות סריקה שנועלות מספר גדול של מסמכים.

• מהדורת Standard משתמשת באמצעי בקרה של מקביליות פסימית, ומניחה שיש זמן אחזור נמוך וחיבור אמין למסד הנתונים.

בידוד ניתן לסריאליזציה

התחרות על נתונים בין טרנזקציות קשורה קשר הדוק לרמות הבידוד של מסד הנתונים. רמת הבידוד של מסד נתונים מתארת את היכולת של המערכת לטפל בקונפליקטים בין פעולות מקבילות. הבעיה נובעת מדרישות מסד הנתונים הבאות:

• כדי לעקוב אחרי עסקאות, צריך נתונים מדויקים ועקביים.
• כדי להשתמש במשאבים בצורה יעילה, מסדי נתונים מבצעים פעולות במקביל.

במערכות עם רמת בידוד נמוכה, פעולת קריאה בתוך טרנזקציה עשויה לקרוא נתונים לא מדויקים משינויים שלא בוצעו בפעולה מקבילה.

בידוד ניתן לסדרות מגדיר את רמת הבידוד הגבוהה ביותר. בידוד מסוג Serializable אומר:

• אפשר להניח שמסד הנתונים מבצע עסקאות בסדרה.
• עסקאות לא מושפעות משינויים שלא בוצעו בפעולות מקבילות.

ההבטחה הזו צריכה להתקיים גם בזמן שמסד הנתונים מבצע כמה טרנזקציות במקביל. במסד הנתונים צריך להטמיע אמצעי בקרה של פעולות מקבילות כדי לפתור קונפליקטים שיפגעו בהבטחה הזו.

‫Cloud Firestore מבטיח בידוד של טרנזקציות שניתן לסדר בסדרות. העסקאות ב-Cloud Firestore עוברות סריאליזציה ומבודדות לפי זמן ביצוע השינויים.

בידוד ניתן לסדר לפי זמן ביצוע

השיטה Cloud Firestore מקצה לכל עסקה זמן אישור שמייצג נקודה אחת בזמן. כשמשתמש Cloud Firestore מבצע commit לשינויים של טרנזקציה במסד הנתונים, אפשר להניח שכל פעולות הקריאה והכתיבה בטרנזקציה מתבצעות בדיוק בזמן ה-commit.

ביצוע בפועל של עסקה דורש פרק זמן מסוים. ההרצה של טרנזקציה מתחילה לפני זמן השמירה, וההרצה של כמה פעולות עשויה לחפוף. ‫Cloud Firestore תומך בבידוד שניתן לסדר בסדרות ומבטיח את הדברים הבאים:

• ‫Cloud Firestore מבצעת עסקאות לפי סדר הזמן של ביצוע השינויים.
• ‫Cloud Firestore מבודד עסקאות מפעולות מקבילות עם זמן אישור מאוחר יותר.

במקרה של מחלוקת על נתונים בין פעולות מקבילות, Cloud Firestore משתמש בבקרה אופטימית ופסימית של פעולות מקבילות כדי לפתור את המחלוקת.

בידוד בתוך טרנזקציה

רמת הבידוד של טרנזקציה חלה גם על פעולות כתיבה בתוך טרנזקציה. שאילתות ופעולות קריאה בתוך טרנזקציה לא רואות את התוצאות של פעולות כתיבה קודמות בתוך אותה טרנזקציה. גם אם משנים או מוחקים מסמך בתוך עסקה, כל פעולות הקריאה של המסמך בעסקה מחזירות את גרסת המסמך בזמן השמירה, לפני פעולות הכתיבה של העסקה. פעולות קריאה לא מחזירות כלום אם המסמך לא היה קיים באותו זמן.

בעיות שקשורות להתנגשות נתונים

מידע נוסף על התנגשויות בנתונים ועל פתרון שלהן מופיע בדף לפתרון בעיות.