1. Vergrendelingsmechanismen:

* Exclusieve sloten (schrijfsloten): Wanneer een transactie een rij wil bijwerken, krijgt deze een exclusieve vergrendeling op die rij. Geen enkele andere transactie kan enige vorm van vergrendeling (lezen of schrijven) op die rij verkrijgen totdat de exclusieve vergrendeling wordt vrijgegeven. Dit zorgt ervoor dat er op elk moment slechts één transactie de rij kan wijzigen.

* Gedeelde sloten (leessloten): Wanneer een transactie een rij wil lezen, krijgt deze een gedeelde vergrendeling op die rij. Meerdere transacties kunnen gelijktijdig gedeelde sloten op dezelfde rij bevatten. Geen enkele transactie kan echter een exclusief slot verkrijgen zolang er gedeelde sloten in die rij aanwezig zijn. Dit voorkomt dat schrijvers zich met de lezers bemoeien.

* Granulariteit vergrendelen: Het niveau waarop vergrendelingen worden toegepast (bijvoorbeeld rijniveau, paginaniveau, tabelniveau, databaseniveau) is van invloed op de gelijktijdigheid en de prestaties. Fijnere vergrendeling (bijvoorbeeld op rijniveau) maakt meer gelijktijdigheid mogelijk, maar heeft een hogere overhead, terwijl grovere vergrendeling (bijvoorbeeld op tabelniveau) de overhead vermindert maar de gelijktijdigheid beperkt.

2. Protocollen voor gelijktijdigheidscontrole:

* Tweefasige vergrendeling (2PL): Een gelijktijdigheidscontroleprotocol dat serialiseerbaarheid garandeert (en zo verloren updates voorkomt). Het bestaat uit twee fasen:

* Groeifase: Een transactie kan vergrendelingen verkrijgen, maar deze niet vrijgeven.

* Krimpende fase: Een transactie kan blokkeringen vrijgeven, maar kan geen nieuwe blokkeringen verkrijgen.

Strikte tweefasige vergrendeling (Strict 2PL) houdt alle exclusieve vergrendelingen vast tot het einde van de transactie (commit of rollback). Dit voorkomt trapsgewijze terugdraaiingen (waarbij het mislukken van één transactie het terugdraaien van andere transacties kan forceren).

* Tijdstempelbestelling (TO): Elke transactie krijgt een unieke tijdstempel toegewezen. Het systeem gebruikt deze tijdstempels om ervoor te zorgen dat conflicterende bewerkingen worden uitgevoerd in de volgorde van hun tijdstempels. Als een transactie een waarde probeert te schrijven die al is overschreven door een transactie met een latere tijdstempel, wordt het schrijven afgewezen en wordt de transactie teruggedraaid. Deze aanpak vermijdt impasses, maar kan tot hongersnood leiden.

* Optimistische gelijktijdigheidscontrole (OCC): Transacties verlopen zonder sloten te verwerven. Voordat een transactie wordt vastgelegd, wordt gecontroleerd of een andere transactie de gelezen gegevens heeft gewijzigd. Als er conflicten zijn, wordt de transactie teruggedraaid. OCC is geschikt voor situaties met weinig conflicten, omdat terugdraaien duur kan zijn. Het bestaat doorgaans uit drie fasen:

* Leesfase: De transactie leest gegevens en slaat deze op in een lokale werkruimte.

* Validatiefase: Het systeem controleert of de gegevens die de transactie heeft gelezen, zijn gewijzigd door een andere transactie sinds deze is gelezen.

* Schrijffase: Als de validatie succesvol is, worden de wijzigingen toegepast op de database. Anders wordt de transactie teruggedraaid.

3. Transacties gebruiken:

* ZUUREigenschappen: Gebruik altijd transacties en zorg ervoor dat uw databasesysteem de ACID-eigenschappen (atomiciteit, consistentie, isolatie, duurzaamheid) afdwingt. De eigenschap 'Isolatie' is cruciaal om verloren updates te voorkomen.

* Transactie-isolatieniveaus: SQL-databases bieden verschillende isolatieniveaus (bijvoorbeeld Lezen niet vastgelegd, Lezen vastgelegd, Herhaalbaar lezen, Serialiseerbaar). Hogere isolatieniveaus (bijvoorbeeld serialiseerbaar) bieden sterkere garanties tegen gelijktijdigheidsproblemen zoals verloren updates, maar kunnen de gelijktijdigheid en prestaties verminderen. Kies zorgvuldig het juiste isolatieniveau voor de behoeften van uw toepassing. 'Serializeerbaar' is de meest restrictieve en veilige, maar potentieel langzaamste. 'Read Comried' is een veel voorkomende standaard en biedt redelijke bescherming.

4. Logica op applicatieniveau:

* Atomische operaties (vergelijken en wisselen): Sommige databasesystemen en programmeertalen bieden atomaire bewerkingen die kunnen worden gebruikt om lees-wijzig-schrijf-bewerkingen in één enkele, ondeelbare stap uit te voeren. De CAS-bewerking (compare-and-swap) kan bijvoorbeeld een waarde atomair bijwerken als en alleen als de huidige waarde overeenkomt met een opgegeven verwachte waarde. Deze aanpak kan in sommige gevallen de noodzaak van expliciete vergrendelingen vermijden.

* Registreer versiebeheer/optimistische vergrendeling in de applicatie: De applicatie kan een versienummer (of tijdstempel) opnemen in de gegevens die worden gelezen. Bij het bijwerken van de gegevens vermeldt de applicatie het originele versienummer. De database werkt de rij vervolgens alleen bij als het versienummer overeenkomt met het huidige versienummer in de database. Als de versienummers niet overeenkomen, wordt de update afgewezen en moet de toepassing de update opnieuw proberen. Dit is een andere implementatie van de optimistische strategie voor gelijktijdigheidscontrole.

* Overwegingen bij bedrijfslogica: Bekijk de bedrijfslogica om te zien of er manieren zijn om lees-wijzig-schrijf-bewerkingen helemaal te vermijden. Kunt u het datamodel of het proces opnieuw ontwerpen om de kans op verloren updates te voorkomen?

5. Databaseontwerp:

* Normalisatie: Een goed genormaliseerde database helpt gegevensredundantie te verminderen en de gegevensconsistentie te verbeteren, wat indirect problemen met gelijktijdigheid kan helpen voorkomen.

* Gepaste gegevenstypen: Het gebruik van de juiste gegevenstypen voor uw gegevens kan fouten helpen voorkomen en de prestaties verbeteren, wat indirect problemen met gelijktijdigheid kan helpen voorkomen.

Voorbeeldscenario en oplossingen:

Stel je voor dat twee gebruikers proberen de hoeveelheid van een product in een inventaristabel bij te werken.

* Gebruiker A: Leest hoeveelheid af (bijvoorbeeld 10). Gebruiker A wil er 2 verkopen, dus berekent de nieuwe hoeveelheid als 8.

* Gebruiker B: Leest hoeveelheid af (bijvoorbeeld 10). Gebruiker B wil er 3 verkopen, dus berekent de nieuwe hoeveelheid als 7.

* Gebruiker A: Schrijft de nieuwe hoeveelheid (8) naar de database.

* Gebruiker B: Schrijft de nieuwe hoeveelheid (7) naar de database.

Het uiteindelijke aantal in de database is 7, maar dit zou 5 moeten zijn (10 - 2 - 3). De update van gebruiker A is verloren gegaan.

Hier zijn enkele oplossingen voor dit scenario:

* Exclusief slot: Wanneer een van beide gebruikers het aantal leest dat moet worden bijgewerkt, krijgt u een exclusieve vergrendeling op de productrij. De andere gebruiker moet wachten tot de vergrendeling wordt opgeheven voordat hij kan lezen en bijwerken.

* Serialiseerbaar isolatieniveau: Stel het transactie-isolatieniveau in op Serialiseerbaar. Dit zorgt ervoor dat de twee transacties effectief worden geserialiseerd, waardoor wordt voorkomen dat ze elkaar verstoren.

* Optimistische vergrendeling (met versienummer):

1. Wanneer gebruiker A het aantal (10) leest, leest hij ook een versienummer (bijvoorbeeld 1).

2. Gebruiker A berekent de nieuwe hoeveelheid (8) en neemt het originele versienummer (1) op in de update-instructie.

3. De database werkt de hoeveelheid alleen bij als het huidige versienummer nog steeds 1 is. De update-instructie verhoogt ook het versienummer (bijvoorbeeld naar 2).

4. Als Gebruiker B probeert bij te werken nadat Gebruiker A dit al heeft vastgelegd, zal de update van Gebruiker B mislukken (omdat het versienummer nu 2 is), en zullen ze de gegevens opnieuw moeten lezen en de update opnieuw moeten proberen.

* Atomische verhoging/verlaging: Gebruik een databasespecifieke atomaire verhogings-/verlagingsbewerking, indien beschikbaar. Bijvoorbeeld:'UPDATE inventaris SET hoeveelheid =hoeveelheid - 2 WHERE product_id =X' Deze aanpak vermijdt de reeks lezen-wijzigen-schrijven.

De juiste aanpak kiezen:

De beste aanpak om verloren updates te voorkomen is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder:

* Gelijktijdigheidsniveau: Hoe vaak worden dezelfde gegevens bijgewerkt?

* Prestatievereisten: Wat is de aanvaardbare overhead voor gelijktijdigheidscontrole?

* Mogelijkheden databasesysteem: Welke mechanismen voor gelijktijdigheidscontrole worden door de database ondersteund?

* Applicatiecomplexiteit: Hoe complex is de applicatielogica en hoe gemakkelijk kan deze worden aangepast?

Door deze factoren zorgvuldig af te wegen, kunt u de meest effectieve oplossing voor uw specifieke situatie kiezen. Het gebruik van een combinatie van technieken is vaak de meest effectieve strategie. Bijvoorbeeld het gebruik van transacties met een passend isolatieniveau in combinatie met optimistische vergrendeling op applicatieniveau.