Databaser design och programmering. Transaktionshantering och säkerhet säkerhetsproblem fleranvändarproblem transaktioner låsning

Transkript

1 Databaser design och programmering Transaktionshantering och säkerhet säkerhetsproblem fleranvändarproblem transaktioner låsning

2 2 Säkerhetsproblem Informationen i databasen måste vara pålitlig (inte kunna ändras eller försvinna av misstag) får inte spridas av misstag måste vara åtkomlig när den behövs Men: om datorn hänger sig, hårddisken kraschar, obehöriga försöker ta sig in... eller någon är bara klantig?

3 3 Databashanteraren Har rutiner för många av dessa problem Inloggning för åtkomstkontroll Säkerhetsnivåer SQL-kommandon: grant och revoke grant select on employee to nnnmm123 vyer eller begränsning av kommandon Not om statistiska databaser och åtkomst

4 4 SQL-injektion Källa: xkcd.com/327/

5 5 Korrekthet: Exempel Du ska betala en räkning genom att överföra pengar från ett konto till ett annat. Begär överföring från eget konto till mottagaren. Tryck bekräfta beloppet dras från det ena kontot sedan hänger sig systemet. insättningen registrerades inte!

6 6 Transaktion Definition: Logiskt sammanhängande serie interaktioner med databasen, som är: Atomära (Atomic) : odelbara Konsistenta (Consistent): integritetsbevarande Isolerade (Isolated): oberoende av annat som görs i db. Bestående (Durable): inte kunna försvinna.

7 7 Atomärt: Allt eller inget Start och slut på transaktion lagra interaktioner i loggfil Pseudokod överföring: start transaction Läs(X) (konto 1) X = X - uttag Skriv(X) (konto 1) Läs(Y) (konto 2) Y = Y + uttag Skriv(Y) (konto 2) commit transaction

8 8 Spara i Loggfil start transaction Läs(X) (konto 1) X = X - uttag Skriv(X) (konto 1) Läs(Y) (konto 2) Y = Y + uttag Skriv(Y) (konto 2) commit transaction Logg start (t234) read (t234, X) write (t234, X, 360, 260) read (t234, Y) write (t234, Y, 120, 220) commit (t234)

9 9 Rollback Om transaktionen avbryts innan commit Återställ de tidigare värdena! Loggfilen start (t234) read (t234, X) write (t234, X, 360, 260) read (t234, Y)

10 10 Återställning Efter krasch är läget odefinierat. Måste säkra databasen! Hämta från backup om hårddiskproblem Transaktioner som ej slutförts rivs upp Transaktioner som slutförts efter senaste backup repeteras Hur långt tillbaka som helst? Checkpoint Skriv till loggfilen först, sedan till databasen!

11 11 ACID A atomär start/commit/rollback, loggfil C konsistent - loggfil D bestående - backup I?

12 12 Problem med parallella transaktioner Varor Artikelnr Namn i lager Pris Rosor, 10-p 3 79, Tulpan, 10-p 15 49,9 Transaktioner per dag Artikelnr Antal Dag

13 13 Parallella transaktioner Försäljning: start transaction Läs(X) (varan ros) X = X - 1 Skriv(X) (varan ros) Läs(Y)(dagens trans ros) Y = Y + 1 Skriv(Y)(dagens trans r) commit transaction Lagerhantering: Läs(X) (varan ros) X = X + levererat antal Skriv(X) (varan ros)

14 Tid Försäljning: start transaction Läs(X) X = X - 1 Skriv(X) Läs(Y) Y = Y + 1 Skriv(Y) commit transaction Lagerhantering: Start transaction Läs(X) X = X + levererat Skriv(X) commit transaction Bortkastad uppdatering 14

15 Tid Försäljning: start transaction Läs(X) X = X - 1 Skriv(X) ROLLBACK Läs(Y) Y = Y + 1 Skriv(Y) Lagerhantering: 15 Start transaction Läs(X) X = X + levererat Skriv(X) commit transaction Smutsig läsning

16 16 Tid: Överföring: Läs(x)(konto 1) x=x-m Skriv(x) (konto 1) Läs(y)(konto 2) y=y+m Skriv(y)(konto 2) Summering: Sum=0 Läs(x)(konto 1) Sum=Sum+x Felaktig summering Läs(y)(konto 2) Sum=Sum+y

17 17 Parallella transaktioner: lås Problem med Isoleringen och Konsistensen Lösning: reservera åtkomsträttigheten för en artikel till en transaktion: lås Lås (X), LåsUpp (X) Vad X är avgörs av låsets granularitet (tabell/rad/cell) (Alternativ: t.ex. serialiserbarhet och tidsstämpling, studeras ej)

18 18 Låsning - binära lås Två tillstånd: Låst, Olåst. Protokoll för binära lås (måste följas!): 1. Lås(X) måste utföras innan någon Läs(X) eller Skriv(X)-operation utförs. 2. LåsUpp(X) måste utföras när läsning och skrivning av X är klar. 3. man får inte göra Lås(X) om man redan har låst X. 4. man får inte göra LåsUpp(X) om man inte har låst X för tillfället.

19 19 Exempel lås Summering: Sum=0 Läs(X)(konto 1) Sum=Sum+X Läs(Y) (konto 2) Sum=Sum+Y

20 20 Exempel lås Summering: Sum=0 Lås(X) Läs(X)(konto 1) LåsUpp(X) Sum=Sum+X Lås(Y) Läs(Y) (konto 2) LåsUpp(y) Sum=Sum+Y

21 21 Läs- och skrivlås Parallell läsning fungerar bra: skilj på läsning och skrivning. LäsLås(X) SkrivLås (X) LåsUpp(X) LäsLås går bara igenom om inget SkrivLås är satt. SkrivLås går bara igenom om inget lås alls är satt.

22 22 Läs- och skrivlås: protokoll: 1. Innan någon Läs(X)-operation utförs måste LäsLås(X) eller SkrivLås(X) utföras. 2. Innan någon Skriv(X)-operation utförs måste SkrivLås(X) utföras. 3. LåsUpp(X) måste utföras när läsning och skrivning av X är klar. 4. man får inte göra LäsLås(X) om man redan har låst X. 5. man får inte göra SkrivLås(X) om man redan har låst X för skrivning. 6. man får inte göra LåsUpp(X) om man inte har låst X för tillfället.

23 Tid Överför SkLås(X) Läs(X) x=x-m Skriv(x) LåsUpp(X Summer Sum=0 LäLås(X) Läs(X) Sum=Sum+x LåsUpp(X Tid Överför SkLås(Y) Läs Y y=y+m Skriv(y) LåsUpp(Y Summer LäLås(Y) Läs(y) Sum=Sum+y LåsUpp(y Men Felaktig summering

24 24 Tvåfaslåsning Protokoll som tidigare plus: Inte släppa något lås förrän allt som behövs för transaktionen har låsts! Men: om problem uppstår så någon transaktion får avbrytas?

25 Men 25 Tid Försäljn Start t Lås(X) Läs(X) x=x-1 Skriv(x) Lås(Y) LåsUpp(X Läs Y y=y+1 Skriv(y) LåsUpp(Y Lagerh Tid Försäljn ROLLBACK Lagerh Start t Lås(X) Läs(X) x=x+lev Skriv(x) LåsUpp(X Commit Read uncommitted

26 26 Kaskad-rollback Fel trots commit vid parallella transaktioner! Även commit-ade transaktioner kan behöva rullas tillbaka. Tvåfaslåsning inte tillräcklig!

27 27 Förbättrad tvåfaslåsning Rigorös tvåfaslåsning Släpp inte något lås förrän hela transaktionen är committad! Strikt tvåfaslåsning Läslås kan släppas i upplåsningsfasen men skrivlås släpps inte förrän hela transaktionen är committad Nu är våra transaktioner ACID!

28 28 Men... Tid: Ex 1: SkrivLås(X) SkrivLås(Y) VÄNTAR! LåsUpp(X) LåsUpp(y) Deadlock! Ex 2: SkrivLås(Y) SkrivLås(X) VÄNTAR! LåsUpp(Y) LåsUpp(X)

29 29 Dödläge (deadlock): Definition: Korsvis (eller cirkulär, om flera transaktioner är inblandade) låsning av objekt i databasen, sådan att ingen kan släppa en artikel förrän den fått låsa en artikel som är låst av någon som väntar på den artikel man redan låst.

30 30 Deadlock, strategier Förebyggande: 1. Konservativ tvåfaslåsning (lås allt på en gång) 2. Dataobjekten låses alltid i en viss ordning Upptäckande 1. Time-out 2. undersöka wait-for-grafen

31 31 Transaktioner och säkerhet - summering Säkerhet (inloggning, rättigheter, back-up) ACID: Transaktioner är odelbara, konsistensbevarande, isolerade och bestående. Loggning commit, återställning rollback, kaskad-rollback Låsningssystem: Lås, Läs/Skrivlås Protokoll: tvåfaslåsning - strikt/konservativ deadlock

32 Frågor?