Commit-Protokoll

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Commit-Protokolle regeln die Festschreibung (Commit) von Daten, die durch eine (verteilte) Transaktion beispielsweise in einem Datenbankmanagementsystem verändert werden sollen.

[Bearbeiten] Notwendigkeit und Anforderungen

Die wünschenswerten Eigenschaften (verteilter) Transaktionen werden i.A. durch das Acronym ACID abgekürzt:
Atomicity oder "Atomarität", Consistency oder "Konsistenz", Isolation und Durability oder "Dauerhaftigkeit"

Im Wesentlichen ist das Commit-Protokoll für die Gewährleistung der "Atomarität" der Transaktion zuständig. Das bedeutet, es muss sichergestellt werden, dass entweder alle oder keine der Modifikationen einer Transaktion durchgeführt werden. In verteilten Systemen erstreckt sich eine Transaktion häufig über mehrere Prozesse (im Englischen in diesem Zusammenhang auch als agents bezeichnet), die gemeinsam und voneinander abhängig Daten verändern. Zur Gewährleistung der Atomarität ist hier ein verteiltes Commit-Protokoll erforderlich. Das bekannteste Verfahren ist das sogenannte "Two-Phase-Commit" oder Zwei-Phasen-Commit. Dabei holt ein Koordinator (meist der Prozess, der die Festschreibung einleitet) in der ersten Phase des Protokolls die Zustimmung oder Ablehnung zur Festschreibung der Datenveränderungen aller beteiligten Prozesse ein (auch "Abstimmungsphase"). Nur wenn alle Teilnehmer zustimmen entscheidet der Koordinator auf "Commit", ansonsten lautet die Entscheidung "Abort" (Zurücksetzen). Ist die Entscheidung gefallen, unterrichtet der Koordinator in der Zweiten Phase des Protokolls die Teilnehmer über das Ergebnis. Gemäss dieses gemeinsamen Ergebnisses wird entweder die gesamte Transaktion zurückgesetzt, oder alle Teiltransaktionen werden zum erfolgreichen Ende geführt indem die zwischenzeitlich gesperrten Ressourcen wieder freigegeben werden.

Commit-Protokolle beschreiben somit, wie Prozesse über einen Koordinator miteinander kommunizieren, wie Informationen protokolliert (geloggt) werden und wie schließlich Daten festgeschrieben werden. Dabei werden verschiedene Fehlersituationen durch das Protokoll abgefangen, wie z. B. Absturz des Koordinators während einer Phase (abhängig vom Protokoll).

Beim Zwei-Phasen-Commit besteht das grundsätzliche Problem, dass Teilnehmer zwischenzeitlich blockiert werden. Das passiert sobald ein Teilnehmer seine lokale "Commit"-Entscheidung dem Koordinator mitgeteilt hat. Danach wartet der Teilnehmer auf die globale (gemeinsame) Entscheidung. Das wird vor allem dann problematisch wenn der Koordinator zwischenzeitlich ausgefallen ist. In dieser Situation kann der Teilnehmer weder die gesperrten Ressourcen freigeben, noch die lokale Transaktion zurücksetzen. Allenfalls kann der Teilnehmer die globale Commit Entscheidung von einem anderen Teilnehmer in Erfahrung bringen.

[Bearbeiten] Varianten

Zur Reduzierung der Zahl der notwendigen Protokollierungsvorgänge und der Zahl der erforderlichen Nachrichten werden in der Fachliteratur zahlreiche Varianten des 2PC-Protokolls diskutiert. Das sogenannte Drei-Phasen-Commit-Protokoll zielt allerdings darauf ab, das Risiko der Blockierung zu vermeiden. Dazu ist eine Erhöhung der Zahl der Nachrichtenrunden erforderlich, damit bei einem zwischenzeitlichen Ausfall des Koordinators das Protokoll durch einen neuen Koordinator zu Ende geführt werden kann.