Task 1 (3 marks)

Concurrent processing of database transactions

(1) (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

write(y,a+1)

commit

b = read(y)

write(x,b-1)

commit

c = read(z)

write(z,c+2)

commit

Assume that the initial values of the persistent data items x, y, and z are the following. x = 1,  y = 2, and z = 3.

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is view serializable and that is NOT conflict serializable.

Prove, that the execution is view  serializable and that the execution is NOT  conflict serializable.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

(2)  (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

write(x,a+1)

commit

b = read(y)

write(x,b-1)

commit

c = read(z)

write(z,c+2)

commit

Assume that the initial values of the persistent data items x, y, and z are the following. x = 1,  y = 2, and z = 3.

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is conflict serializable and that is NOT order-preserving conflict serializable.

Prove, that the execution is conflict serializable and that it is NOT order-preserving conflict serializable.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

(3)  (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

write(x,a+1)

commit

b = read(x)

write(x,b*2)

commit

c = read(z)

write(z,c+2)

commit

Assume that the initial values of the persistent data items x, y, and z are the following. x = 1 and z = 3.

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is not view serializable

Prove, that the execution is NOT view serializable.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

Deliverables

A file solution1.pdf with:

(1)  a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is view serializable and that is NOT conflict serializable, and the proofs that sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 is view serializable and that it is NOT conflict serializable .

(2)  a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is conflict serializable and that is NOT order-preserving conflict serializable and a proof that the execution is conflict serializable and that it is NOT order-preserving conflict serializable.

(3)  a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is NOT view serializable and a proofthat the execution is NOT view serializable.

Task 2 (3 marks)

Serialization graph testing, 2PL, and Timestamp ordering schedulers

(1)  (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

w(y,a+2)

commit

b = read(y)

w(x,b+1)

commit

c = read(z)

d = read(y)

e = read (x)

commit

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is controlled

by Serialization Graph Testing scheduler and such that the execution triggers abort of one of the transactions.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

(2) (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

w(y,a+2)

commit

b = read(y)

w(x,b+1)

commit

c = read(z)

d = read(y)

e = read (x)

commit

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is controlled by 2PL scheduler and such that the execution leads to a deadlock and one ofthe transactions is aborted.

Assume, that to simplify the problem we use only a general concept of a lock and we do not distinguish between shared locks and exclusive locks.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

(3) (1 mark)

Consider the database transactions listed below.

T1                  T2                  T3

a = read(x)

w(y,a+2)

commit

b = read(y)

w(x,b+1)

commit

c = read(z)

d = read(y)

e = read (x)

commit

Show a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is controlled by  Timestamp  ordering  scheduler  and  such  that  the  execution  triggers  abort  of  a transaction.

Assume, that to simplify the problem we use only a general concept of timestamp and we do not distinguish between read timestamps and write timestamp.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 10 Introduction to Transaction Processing (1), slide 9.

Deliverables

A file solution2.pdf with:

(1) a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that  is  controlled  by  Timestamp  Ordering  scheduler  and  such  that  one  of the transactions is aborted.

(2)  a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that is controlled by 2PL scheduler and such that its ends in a deadlock and one ofthe transactions is aborted.

(3)  a visualization of a sample concurrent execution of the transactions T1, T2, and T3 that  is  controlled by  Serialization Graph Testing  scheduler,  and  such  one  of the transactions is aborted.

Task 3 (2 marks)

Processing database transactions at READ COMMITTED isolation level

Consider an anonymous PL/SQL block listed below.

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

DECLARE

avgsal NUMBER(9,2);

BEGIN

FOR position_row IN (SELECT * FROM POSITION)

LOOP

SELECT AVG(salary)

INTO avgsal

FROM POSITION;

UPDATE POSITION

SET salary = salary + 0.00001*avgsal

WHERE pnumber = position_row.pnumber;

END LOOP;

COMMIT;

END;

/

(1) (1 mark)

Assume, that the anonymous PL/SQL block is processed as a database transaction at READ COMMITTED ISOLATION level.

Show a sample concurrent execution of the anonymous PL/SQL block listed above, such  that  the  anonymous  PL/SQL  block  interleaves  the  operations with  another transaction and such that the results stored in a database are incorrect. The other transaction is up to you.

When  visualizing  the  concurrent  executions use  a  technique  of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 14 Transaction Processing in Oracle DBMS slide 16.

(2)  (1 mark)

Explain why the results obtained from a sample concurrent processing of database transactions are incorrect.

When  visualizing  the  concurrent  executions use  a  technique  of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 14 Transaction Processing in Oracle DBMS slide 16.

Deliverables

A file solution3.pdf with:

(1)  a visualization of a sample concurrent execution of the anonymous PL/SQL block at READ COMMITTED level that interleaves the operations with another transaction and such that the results are incorrect,

(2)  the explanations why the results are incorrect.

Task 4 (2 marks)

Processing database transactions at SERIALIZABLE isolation level

A database programmer implemented the following stored function SKILLS.

CREATE OR REPLACE FUNCTION SKILLS ( applicant_number NUMBER ) RETURN NUMBER IS

tots NUMBER (7);

totc NUMBER (8);

BEGIN

SELECT SUM (slevel)

INTO tots

FROM SPOSSESSED

WHERE anumber = applicant_number;

SELECT COUNT (anumber)

INTO totc

FROM SPOSSESSED

WHERE anumber = applicant_number;

IF (totc = 0) THEN

RETURN 0;

ELSE

RETURN tots/totc;

END IF;

END SKILLS;

It is possible, that in certain circumstances the processing of the function may return an incorrect result when it is concurrently processed concurrently with another transaction and it is processed at an isolation level READ COMMITTED.

Your task is

(1)  to explain why the function may return an incorrect result when it is processed at an isolation level READ COMMITTED,

(2)  to provide an example of a case when the function may return an incorrect result.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 14 Transaction Processing in Oracle DBMS slide 16.

When visualizing the concurrent executions use a technique of two-dimensional diagrams presented to you during the lecture classes, for example, see a presentation 14 Transaction Processing in Oracle DBMS slide 16.

Deliverables

A file solution4.pdf with the explanations why the function may return an incorrect result when it is processed at READ COMMITTED isolation level and an example of a concurrent processing of the function when the returned result may be incorrect.