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{
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|
"cells": [
|
|
{
|
|
"cell_type": "markdown",
|
|
"metadata": {},
|
|
"source": [
|
|
"## Seminarplatz-Vergabe\n",
|
|
"\n",
|
|
"In folgendem Problem geht es darum, dass eine Gruppe von Studierenden einen oder mehrere Seminarplätze in einem Kurs bekommen sollen. Es 8 Seminargruppen mit insgesamt 40 Plätzen, diese sind in der Tabelle `seminar_sessions` abgelegt.\n",
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"\n",
|
|
"Bei einer Anmeldung einer einzelnen Person wird die Anzahl der Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` um 1 reduziert und ein Eintrag in der Tabelle `seminar_registrations` erstellt. Dies darf natürlich nur passieren, wenn noch Plätze verfügbar sind.\n",
|
|
"\n",
|
|
"Die Anzahl der vergebenen Plätze in der Tabelle `seminar_registrations` und die Anzahl der verfügbaren Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` müssen konsistent sein, also in der Summe 40 ergeben.\n",
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|
"\n",
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|
"In einem Lasttest mit mehreren Threads zeigt sich: Die Anzahl der vergebenen Plätze in der Tabelle `seminar_registrations` und die Anzahl der verfügbaren Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` sind nicht konsistent! \n",
|
|
"\n",
|
|
"### Ihre Aufgabe:\n",
|
|
"Führen Sie geeignete Transaktionen ein, um die Konsistenz zu gewährleisten!\n",
|
|
"\n",
|
|
"Implementierungen Sie dazu zunächst die Funktionen, die mit TODO gekennzeichnet sind, und passen Sie die Funktion `reserve_seat` an, um die Konsistenz zu gewährleisten.\n",
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"\n",
|
|
"Am Code des Lasttests müssen Sie nichts ändern, er dient nur dazu, das Problem zu demonstrieren.\n",
|
|
"\n",
|
|
"### Bemerkungen:\n",
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"\n",
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|
"- nicht jeder Durchlauf verursacht Inkonsistenzen, manchmal müssen Sie den Code mehrmals ausführen, um Inkonsistenzen zu finden\n",
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|
"- auch Deadlocks können auftreten, diese müssen auch vermieden werden\n",
|
|
"- die User-Tabelle wurde weggelassen, da sie für das Problem nicht relevant ist\n",
|
|
"- an manchen Stellen ist der Code absichtlich etwas ineffizient gehalten, um die Inkonsistenzen zu begünstigen (z.B. würden Probleme mit Inkonsistenzen seltener auftreten, wenn die Query `UPDATE seminar_sessions SET seats = seats-1` lauten würde).\n",
|
|
"\n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"import psycopg2\n",
|
|
"import psycopg2.extras"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"# Datenbankverbindung herstellen\n",
|
|
"def get_connection():\n",
|
|
" # TODO Datenbankverbindung herstellen - geben Sie hier Ihre Zugangsdaten ein\n",
|
|
" conn = psycopg2.connect(\"dbname=... user=... password=...\")\n",
|
|
" \n",
|
|
" # TODO später autocommit ausschalten\n",
|
|
" conn.autocommit = True\n",
|
|
"\n",
|
|
" return conn"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"# Tabelle erzeugen - immer wenn diese Zelle ausgeführt wird, wird die Tabelle neu erzeugt\n",
|
|
"conn = get_connection()\n",
|
|
"cursor = conn.cursor()\n",
|
|
"cursor.execute(\"\"\"\n",
|
|
" DROP TABLE IF EXISTS seminar_registrations CASCADE;\n",
|
|
" DROP TABLE IF EXISTS seminar_sessions;\n",
|
|
" \n",
|
|
" CREATE TABLE IF NOT EXISTS seminar_sessions (\n",
|
|
" id SERIAL PRIMARY KEY, \n",
|
|
" seats INTEGER NOT NULL\n",
|
|
" );\n",
|
|
" \n",
|
|
" INSERT INTO seminar_sessions (seats) VALUES \n",
|
|
" (4), (4), (5), (5), (4), (10), (5), (3);\n",
|
|
" \n",
|
|
" \n",
|
|
" CREATE TABLE IF NOT EXISTS seminar_registrations (\n",
|
|
" user_id INTEGER NOT NULL,\n",
|
|
" session_id INTEGER NOT NULL,\n",
|
|
" FOREIGN KEY (session_id) REFERENCES seminar_sessions(id)\n",
|
|
" ); \n",
|
|
"\"\"\")\n",
|
|
"conn.commit()"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"# Hilfsfunktion: Alle Seminar-Sessions ausgeben\n",
|
|
"def show_sessions():\n",
|
|
" # TODO alle Seminar-Sessions auf der Console ausgeben\n",
|
|
" pass\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Anzahl aller freien Plätze bestimmen\n",
|
|
"def count_free_seats():\n",
|
|
" # TODO Anzahl freier Plätze bestimmen (Summe über die Spalte \"seats\")\n",
|
|
" # und mit return zurückgeben\n",
|
|
" pass\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Anzahl der belegten Plätze bestimmen\n",
|
|
"def count_occupied_seats():\n",
|
|
" # TODO Anzahl belegter Plätze bestimmen (Anzahl der Einträge in der Tabelle seminar_registrations)\n",
|
|
" # und mit return zurückgeben\n",
|
|
" pass\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Testaufrufe\n",
|
|
"\n",
|
|
"# show_sessions()\n",
|
|
"# print(\"freie Plätze\", count_free_seats())\n",
|
|
"# print(\"belegte Plätze\", count_occupied_seats())"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"# Diese Funktion soll einen Platz reservieren und True zurückgeben, wenn es geklappt hat.\n",
|
|
"# Wenn kein Platz mehr frei ist, soll False zurückgegeben werden.\n",
|
|
"\n",
|
|
"# TODO: Führen Sie geeignete Transaktionssteuerung ein, um sicherzustellen, dass die Funktion korrekt arbeitet.\n",
|
|
"\n",
|
|
"def reserve_seat(conn, user_id, session_id):\n",
|
|
" with conn.cursor() as cursor:\n",
|
|
" cursor.execute(\"SELECT seats FROM seminar_sessions WHERE id = %s\", (session_id,))\n",
|
|
" seats = cursor.fetchone()[0]\n",
|
|
"\n",
|
|
" if seats > 0:\n",
|
|
" cursor.execute(\"UPDATE seminar_sessions SET seats = %s WHERE id = %s\", (seats-1, session_id,))\n",
|
|
" cursor.execute(\"INSERT INTO seminar_registrations (user_id, session_id) VALUES (%s, %s)\", (user_id, session_id))\n",
|
|
" return True\n",
|
|
" else:\n",
|
|
" return False\n",
|
|
" \n"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"import random \n",
|
|
"\n",
|
|
"# 20 zufällige Anmeldungen durchführen - diese Funktion wird später als Thread gestartet\n",
|
|
"def random_seat_reservation(n=20):\n",
|
|
" # jeder Thread hat seine eigene Verbindung\n",
|
|
" conn = get_connection()\n",
|
|
" \n",
|
|
" # n mal einen zufälligen Platz für eine zufällige User-ID reservieren\n",
|
|
" for _ in range(n):\n",
|
|
" random_user_id = random.randint(1, 100)\n",
|
|
" random_session_id = random.randint(1, 8)\n",
|
|
"\n",
|
|
" if reserve_seat(conn, random_user_id, random_session_id):\n",
|
|
" print(\"User\", random_user_id, \"hat sich für Session\", random_session_id, \"angemeldet\")\n",
|
|
" else:\n",
|
|
" print(\"Session\", random_session_id, \"ist ausgebucht\")"
|
|
]
|
|
},
|
|
{
|
|
"cell_type": "code",
|
|
"execution_count": null,
|
|
"metadata": {},
|
|
"outputs": [],
|
|
"source": [
|
|
"import threading\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Diese Funktion gibt Informationen über die Belegung der Seminare aus\n",
|
|
"def print_info():\n",
|
|
" print('-'*20)\n",
|
|
" \n",
|
|
" free_seats = count_free_seats()\n",
|
|
" occupied_seats = count_occupied_seats()\n",
|
|
"\n",
|
|
" print(\"Freie Plätze:\", free_seats)\n",
|
|
" print(\"Belegte Plätze:\", occupied_seats)\n",
|
|
" print(\"Gesamt:\", free_seats + occupied_seats)\n",
|
|
" \n",
|
|
" if free_seats + occupied_seats == 40:\n",
|
|
" print(\"Platzanzahl ist konsistent!\")\n",
|
|
" else:\n",
|
|
" print(\"Platzanzahl ist inkonsistent!\")\n",
|
|
"\n",
|
|
" print('-'*20)\n",
|
|
"\n",
|
|
"# -------------------------------------------------------------------------\n",
|
|
"# Mini-Lasttest, 5 Threads starten, die jeweils 20 Reservierungen vornehmen\n",
|
|
"# -------------------------------------------------------------------------\n",
|
|
"\n",
|
|
"print(\"Vor dem Lasttest:\")\n",
|
|
"print_info()\n",
|
|
"\n",
|
|
"threads = [ threading.Thread(target=random_seat_reservation) for _ in range(5)]\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Threads starten\n",
|
|
"for t in threads:\n",
|
|
" t.start()\n",
|
|
"\n",
|
|
"# Auf das Ende der Threads warten\n",
|
|
"for t in threads:\n",
|
|
" t.join()\n",
|
|
"\n",
|
|
" \n",
|
|
"print(\"Nach dem Lasttest:\")\n",
|
|
"print_info()"
|
|
]
|
|
}
|
|
],
|
|
"metadata": {
|
|
"kernelspec": {
|
|
"display_name": "base",
|
|
"language": "python",
|
|
"name": "python3"
|
|
},
|
|
"language_info": {
|
|
"codemirror_mode": {
|
|
"name": "ipython",
|
|
"version": 3
|
|
},
|
|
"file_extension": ".py",
|
|
"mimetype": "text/x-python",
|
|
"name": "python",
|
|
"nbconvert_exporter": "python",
|
|
"pygments_lexer": "ipython3",
|
|
"version": "3.11.7"
|
|
}
|
|
},
|
|
"nbformat": 4,
|
|
"nbformat_minor": 2
|
|
}
|