Manajemen Transaksi dan Konsep Basis Data Terdistribusi

Kegiatan Belajar 1: Manajemen Transaksi

A. Konsep Transaksi

1. Definisi Transaksi

• Transaksi: Eksekusi program oleh pengguna di dalam DBMS sebagai rangkaian proses membaca (read) dan menulis (write) pada objek basis data.
• Read: Objek dibawa dari disk ke memori utama, nilainya disalin ke variabel program.
• Write: Salinan objek dalam memori dimodifikasi lalu ditulis ke disk.

2. Sifat ACID

• Atomicity: Transaksi bersifat "semua atau tidak sama sekali" — tidak boleh dikerjakan sebagian. Jika gagal, data harus tetap tidak berubah.
• Consistency: Hanya data valid yang ditulis ke basis data. Jika tidak valid, transaksi dibatalkan. Konsistensi data harus terjamin sebelum dan sesudah transaksi.
• Isolation: Transaksi yang berjalan bersamaan tidak boleh saling memengaruhi. Setiap transaksi harus terisolasi satu sama lain.
• Durability: Setelah transaksi selesai, perubahan data harus bertahan permanen. Dijamin melalui log transaksi atau backup data.

---

B. Arsitektur Transaksi dalam Basis Data

1. Komponen Arsitektur

• Transaction Manager: Mengkoordinasi transaksi untuk kepentingan program aplikasi.
• Scheduler (Penjadwal): Modul bertanggung jawab untuk kontrol konkurensi, disebut juga lock manager jika berbasis locking. Tujuannya memaksimalkan konkurensi tanpa membahayakan integritas data.
• Recovery Manager: Memastikan basis data dikembalikan ke kondisi awal jika terjadi kegagalan selama transaksi.
• Buffer Manager: Bertanggung jawab agar pertukaran data antara penyimpanan dan memori utama lebih efisien.

---

C. Transaksi dan Keadaan Transaksi

1. Lima Keadaan Transaksi

• Active: Status awal transaksi yang menunjukkan transaksi masih dilaksanakan.
• Partially Committed: Keadaan setelah operasi transaksi terakhir selesai dikerjakan.
• Failed: Kondisi transaksi gagal atau terhenti sebelum selesai.
• Aborted: Transaksi dianggap belum dikerjakan; DBMS mengembalikan data ke kondisi awal.
• Committed: Transaksi selesai dan berhasil sempurna; perubahan data dilakukan oleh DBMS. Transaksi yang sudah commit tidak dapat dibatalkan.

2. Contoh Transaksi ATM

• Transfer A ke B: read(A) → A=A-50 → write(A) → read(B) → B=B+50 → write(B). Jika gagal di tengah proses, DBMS membatalkan dan mengembalikan kondisi awal.

---

D. Concurrency Control

1. Penjadwalan (Schedule)

• Schedule: Pengaturan urutan aksi (read, write, abort, commit) saat transaksi terjadi.
• Non-Serial Schedule: Mengizinkan transaksi berjalan bersamaan tanpa mengganggu satu sama lain.
• Serial Schedule: Transaksi berjalan satu per satu secara berurutan.

2. Serializability

• Conflict Serializability: Dapat diselesaikan dengan cara "swap" jika terjadi konflik. Dua transaksi hanya read tidak konflik; read-write pada data berbeda tidak konflik; read-write pada data sama berpotensi konflik.
• View Serializability: Penjadwalan A' dikatakan view serializability jika memenuhi: Ti membaca nilai awal x sama, Ti membaca x yang ditulis Tj sama, dan Ti melakukan write terakhir pada x sama. Setiap conflict serializability pasti view serializability.

---

E. Teknik dalam Concurrency Control

1. Penguncian (Locking)

• Lock Base Protocols: Mode exclusive (X) untuk read dan write; mode shared (S) hanya untuk read. Lock-X menolak akses transaksi lain; lock-S memperbolehkan akses baca bersamaan.
• Two-Phase Locking (2PL): Fase pertumbuhan (growing phase) — transaksi melakukan penguncian tanpa melepaskan; fase pelepasan (shrinking phase) — melepaskan penguncian tanpa mengunci baru.

2. Timestamp

• Timestamp: Identifikasi unik dari DBMS menunjukkan waktu relatif mulai transaksi. Transaksi dengan timestamp lebih kecil mendapat prioritas.
• Timestamping: Protokol yang memberikan prioritas pada transaksi lebih lama jika terjadi konflik. Transaksi dengan timestamp lebih besar yang melanggar aturan akan dibatalkan dan dimulai ulang.

---

F. Deadlock

1. Definisi

• Deadlock: Kebuntuan ketika dua atau lebih transaksi masing-masing menunggu kunci yang dipegang transaksi lain.

2. Teknik Mengatasi Deadlock

• Timeout: Jika kunci belum diberikan dalam periode tertentu, transaksi kehabisan waktu tunggu dan DBMS menggagalkan serta mengulang transaksi.
• Deadlock Prevention: Transaksi baru harus memiliki timestamp lebih kecil dari transaksi lama. Jika tidak, transaksi digagalkan.
• Deadlock Recovery: Rollback pada transaksi deadlock. Cari posisi rollback terdekat dengan deadlock. Pengembalian harus memperhatikan sifat ACID.

---

Kegiatan Belajar 2: Konsep Basis Data Terdistribusi

A. Konsep Basis Data Terdistribusi

1. Definisi

• Basis Data Terdistribusi: Basis data tunggal yang tersebar secara fisik di seluruh komputer di beberapa lokasi yang dihubungkan oleh jaringan komunikasi data.

2. Alasan Penerapan

• Unit Bisnis Terdistribusi: Organisasi modern tersebar di beberapa lokasi dengan kewenangan tersendiri.
• Berbagi Data: Informasi harus dapat diakses mudah oleh seluruh unit yang tersebar.
• Biaya dan Keandalan: Lebih ekonomis dan handal dibanding basis data terpusat yang memiliki risiko crash.
• Multi-Vendor: Basis data terdistribusi menyatukan aplikasi dari pengembang berbeda.
• Database Recovery: Replikasi data memastikan basis data rusak dapat segera dipulihkan.
• Sinkronisasi Data: Menjaga integritas data di seluruh DBMS yang tersebar.

3. Lingkungan Basis Data Terdistribusi

• Homogeneous: DBMS sama di setiap node. Terdiri dari autonomous (DBMS bekerja independen) dan nonautonomous (DBMS mengoordinasikan akses di seluruh node).
• Heterogeneous: DBMS berbeda di setiap node. Terdiri dari system (full DBMS functionality, partial-multidatabase) dan gateways.

---

B. Opsi Basis Data Terdistribusi

1. Replikasi Data

• Keuntungan: Keandalan (salinan di tempat lain), respon cepat (query lokal), decoupling node, mengurangi lalu lintas jaringan.
• Kelemahan: Penyimpanan besar, kompleksitas pemeliharaan dan pembaruan.
• Snapshot Replication: Replikasi sederhana untuk data statis/read-only. Membaca basis data lalu membuat salinan.
• Near Real Time Replication: Mendekati realtime menggunakan trigger pada basis data lokal. Pesan disimpan dalam antrian jika jaringan terganggu.
• Pull Replication: Server penerima mengatur pesan pembaruan untuk diproses. Sinkronisasi terjadi saat server lokal membutuhkan pembaruan.

2. Partisi Horizontal

• Partisi Horizontal: Baris tabel ditempatkan di server sesuai lokasi asal. Transaksi diproses secara lokal sehingga waktu respons minim.
• Keunggulan: Efisiensi, optimasi data lokal, keamanan, kemudahan query.
• Kelemahan: Kecepatan akses tidak konsisten, kerentanan cadangan (tidak ada replikasi).

3. Partisi Vertikal

• Partisi Vertikal: Kolom tabel diproyeksikan ke server berbeda sesuai kebutuhan departemen. Menggabungkan data lebih sulit dari partisi horizontal.

4. Kombinasi

• Kombinasi: Gabungan partisi horizontal dan vertikal. Beberapa data terpusat, lainnya direplikasi atau dipartisi sesuai kebutuhan.

---

C. Memilih Strategi Basis Data Terdistribusi

1. Lima Strategi Dasar

• Terpusat di satu lokasi, diakses dari banyak server geografis.
• Direplikasi sebagian/seluruhnya dengan pembaruan berkala.
• Direplikasi dengan sinkronisasi hampir real-time.
• Dipartisi menjadi segmen dalam satu DBMS logis.
• Dipartisi menjadi segmen independen tidak terintegrasi.

2. Faktor Pertimbangan

• Kekuatan Organisasi: Ketersediaan dana, otonomi unit, keamanan.
• Frekuensi Referensi: Data ditempatkan dekat aplikasi pengguna.
• Pertumbuhan: Ketersediaan prosesor mempengaruhi penempatan data.
• Kapabilitas Teknologi: Kemampuan node dan biaya pengelolaan teknologi.
• Layanan Andal: Aplikasi mission-critical mendorong skema replikasi.