UNIVERSITAS BINA NUSANTARA. Jurusan Teknik Informatika Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007

Transkripsi

1 UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Teknik Informatika Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007 PERANCANGAN CONCURRENCY CONTROL PADA RDBMS BERBASIS XML The Agus Santoso Mariah Hanisah Fbrayuki Darmanto Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sebuah concurrency control yang mempunyai kemampuan untuk mengatur agar banyak user (multi user) dapat mengakses database dan konsistensi data tetap terjamin. Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode perancangan software menggunakan model waterfall. Penelitian ini telah menghasilkan sebuah komponen concurrency control pada RDBMS berbasis XML yang mengimplementasikan konsep client-server. Komponen ini memiliki kemampuan menangkap permintaan query yang diterima dari banyak client yang terhubung ke server secara bersamaan. Komponen ini akan melakukan proses analisis sintaks untuk memastikan query tersebut telah mengikuti aturan penulisan sintaks. Berikutnya, komponen ini akan melakukan pemisahan satu transaksi ke dalam satu atau banyak operasi serta melakukan pemisahan permintaan akses, nama tabel, nama kolom yang akan diakses, dan syarat yang diajukan di dalam setiap operasi. Komponen ini akan membuat schedule terhadap setiap operasi di dalam semua transaksi. Schedule dapat berupa serial schedule maupun nonserial schedule. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penelitian ini telah mencapai tujuannya yaitu concurrency control dapat mengatur operasi-operasi di dalam semua transaksi yang diterima dari banyak client pada saat bersamaan agar dapat berjalan secara simultan pada database tanpa mengganggu operasi pada transaksi lainnya sehingga dapat menghasilkan data yang konsisten. Penggunaan basis XML dalam penyimpanan data membuat database menjadi mudah dimengerti oleh mesin dan manusia. Penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi bagi developer untuk pengembangan RDBMS. Saran untuk pengembangan komponen ini selanjutnya adalah pengaksesan database oleh banyak user melalui mekanisme concurrency control yang meliputi join table, multiple database, dan distributed database. Kata Kunci : Concurrency control, RDBMS, XML.

2 PRAKATA Dengan segala kerendahan hati, penulis memanjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat dan kemurahan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul PERANCANGAN CONCURRENCY CONTROL PADA RDBMS BERBASIS XML ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Komputer Jurusan Teknik Informatika pada Fakultas Ilmu Komputer Bina Nusantara. Semoga skripsi ini nantinya akan dapat memberikan manfaat bagi perkembangan teknologi informasi di Indonesia dan dapat dijadikan sebagai suatu sumbangan, baik untuk dunia pendidikan umumnya dan Universitas Bina Nusantara khususnya. Dalam kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung, yaitu kepada : 1. Prof. Dr. Geraldus Polla M.App, Sc, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara. 2. Bapak Ir. Sablin Yusuf, M.Sc.,M.Comp.Sc, selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer Universitas Bina Nusantara. 3. Bapak H. Mohammad Subekti selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika Universitas Bina Nusantara. 4. Bapak Fredy Purnomo, S.Kom., M.Kom selaku Sekretaris Jurusan Teknik Informatika Universitas Bina Nusantara. 5. Bapak Ashari, S.Kom, M.Kom, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan viii

3 waktu, memberikan saran, bantuan, bimbingan, pengarahan, dorongan, kepercayaan, dan kesempatan kepada penulis dalam menyelesaikan masalah-masalah yang dihadapi penulis selama penyusunan skripsi ini. 6. Seluruh dosen Universitas Bina Nusantara yang telah membekali penulis dengan ilmu pengetahuan. 7. Orang tua serta saudara yang telah memberikan dukungan materiil dan moril kepada penulis dalam menyelesaikan penyusunan skripsi ini. 8. Seluruh staf dan asisten UPTPL Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan dukungan, tempat, dan sarana selama penulisan skripsi ini. 9. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu baik yang secara langsung ataupun tidak langsung telah memberikan bantuan, dorongan, dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhir kata, penulis mengharapkan saran dan masukan dari berbagai pihak terhadap skripsi ini. Karena saran dan masukan anda akan semakin memperdalam pengetahuan penulis dan pengembangan karya ilmiah ini. Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya dan dapat membantu pihak-pihak yang memerlukannya. Jakarta, Januari 2007 Penulis ix

4 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LUAR...i HALAMAN JUDUL DALAM... ii HALAMAN PERSETUJUAN HARDCOVER... iii HALAMAN PERNYATAAN DEWAN PENGUJI...iv HALAMAN ABSTRAK... vii PRAKATA... viii DAFTAR ISI...x DAFTAR TABEL...xvi DAFTAR GAMBAR... xvii DAFTAR LAMPIRAN...xxi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Ruang Lingkup Tujuan Dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan...8 BAB 2 LANDASAN TEORI Database Database Management System (DBMS) Komponen DBMS Advantages and Disadvantages of DBMSs Database Model Relasional...14 x

5 2.4 Concurrency Control Kebutuhan Akan Concurrency Control Masalah Lost Update Masalah Uncommitted Dependency (Dirty Read) Masalah Inconsistent Analysis Serializability dan Recoverability Serializability Recoverability Metode Locking Mencegah Masalah Lost Update Menggunakan 2PL Mencegah Masalah Uncommitted Dependency Menggunakan 2PL Mencegah Masalah Inconsistent Analysis Menggunakan 2PL Deadlock Deadlock Prevention Deadlock Detection and Recovery Timeout Alat Bantu Perancangan Sistem Use Case Diagram Class Diagram Diagram Alir (Flow Chart) XML Deklarasi XML Elemen XML Atribut XML...51 xi

6 2.6.4 Entity References Komentar XML CDATA Section dan Instruksi Proses Urutan Parser Queue Multi-User DBMS Architecture...58 BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Analisis Kebutuhan Sistem Kebutuhan Fungsional Kebutuhan Non Fungsional Perancangan Sistem Use Case Diagram Deskripsi Use Case AcceptNewTransaction Deskripsi Use Case MakeTransactionOperation Deskripsi Use Case IdentifyKeyNeeded Deskripsi Use Case CheckKeyUsedList Deskripsi Use Case DefineOperationStatus Deskripsi Use Case MakeOperationWaitForRequestedKey Deskripsi Use Case EntryOperationKeyToList Deskripsi Use Case PassXMLQueryToBeExecuted Deskripsi Use Case ReloadKeyUsedList Deskripsi Use Case ReloadScheduleOperation Deskripsi Use Case ReloadScheduleTransaction...86 xii

7 Deskripsi Use Case MakeAllTransactionWaitingDuringBackupOperation Deskripsi Use Case RemoveAllScheduleToRestoreDatabase Class Diagram Diagram Alir (Flow Chart) Module Schedule Perancangan Layar Perancangan Layar pada Menu Utama Server Perancangan Layar pada Menu File Server Perancangan Layar pada Menu Timeout Server Perancangan Layar pada Menu Drop-Down Timeout Server Perancangan Layar pada Menu Help Server Perancangan Layar pada Menu Utama Client Perancangan Layar pada Menu File Client Perancangan Layar pada Menu Drop-Down Connect Client Perancangan Layar pada Client setelah terhubung pada Server Perancangan Layar pada Menu Edit Client Perancangan Layar pada Menu Font Client Perancangan Layar pada Menu Window Client Perancangan Layar pada Menu Help Client BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI Implementasi Arsitektur RDBMS Kebutuhan Sumber Daya xiii

8 4.1.3 Cara Instalasi Instruksi Penggunaan Aplikasi Evaluasi Validitas Data Evaluasi Pengujian Dua Transaksi Bersamaan Membaca Data yang Sama pada Database Evaluasi Pengujian Dua Transaksi Bersamaan yang Membaca dan Menulis Data yang Sama pada Database Evaluasi Pemecahan Masalah Lost Update menggunakan 2PL Evaluasi Pencegahan Masalah Uncommitted Dependency Menggunakan 2PL Evaluasi Pengujian Pemecahan Masalah Inconsistent Analysis Menggunakan 2PL Evaluasi Pengujian Penjadwalan Transaksi pada Saat Backup Evaluasi Pengujian Penjadwalan Transaksi pada Saat Restore Hasil Evaluasi BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP RIWAYAT HIDUP RIWAYAT HIDUP xiv

9 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Tabel 2. 2 Advantages and disadvantages of DBMSs...13 Masalah lost update...17 Tabel 2. 3 Masalah uncommitted dependency (dirty read)...18 Tabel 2. 4 Tabel 2. 5 Masalah inconsistent analysis...20 Contoh serial dan nonserial schedule...25 Tabel 2. 6 Dua concurrent update transactions yang tidak conflict-serializable...27 Tabel 2. 7 Lock-compatibilitytables...29 Tabel 2. 8 Mencegah masalah lost update menggunakan 2PL...32 Tabel 2. 9 Mencegah masalah uncommitted dependency menggunakan 2PL...33 Tabel Tabel Mencegah masalah inconsistent analysis menggunakan 2PL...35 Contoh deadlock pada dua transaksi...36 Tabel Predefined entity references pada XML...51 Tabel Client-server functions...60 xvi

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Precedence Graph untuk tabel 2.6 menunjukkan sebuah Cycle, jadi tidak Conflict-Serializable...27 Gambar 2. 2 Gambar 2. 3 Gambar 2. 4 WFG dengan sebuah Cycle menunjukkan Deadlock antara 2 transaksi..40 Struktur Class...45 Flowchart Constructs...46 Gambar 2. 5 Client-Server Architecture...59 Gambar 3. 1 Use Case Diagram Concurrency Control System pada RDBMS...66 Gambar 3. 2 Class Diagram Concurrency Control System pada RDBMS...93 Gambar 3. 3 Flow Chart untuk Concurrency Control System pada RDBMS...94 Gambar 3. 4 Rancangan layar menu utama Server...99 Gambar 3. 5 Rancangan layar menu File Server Gambar 3. 6 Rancangan layar menu Timeout Server Gambar 3. 7 Rancangan layar menu Drop-Down Timeout Server Gambar 3. 8 Gambar 3. 9 Rancangan layar menu Help Server Rancangan layar pada menu utama Client Gambar Rancangan layar pada menu File Client Gambar Rancangan layar pada menu Drop-Down Connect Client Gambar Rancangan layar Client setelah terhubung pada Server Gambar Rancangan layar pada menu Edit Client Gambar Rancangan layar pada menu Font Client Gambar Rancangan layar pada menu Window Client xvii

11 Gambar Rancangan layar pada menu Help Client Gambar 4. 1 Arsitektur RDBMS Gambar 4. 2 Layar pertama instalasi Concurrency Control System pada RDBMS Gambar 4. 3 Gambar 4. 4 Gambar 4. 5 Layar kedua instalasi Concurrency Control System pada RDBMS Layar ketiga instalasi Concurrency Control System pada RDBMS Layar keempat instalasi Concurrency Control System pada RDBMS Gambar 4. 6 Layar kelima instalasi Concurrency Control System pada RDBMS Gambar 4. 7 Layar menu Utama Server Gambar 4. 8 Gambar 4. 9 Layar menu File Server Layar menu Timeout Server Gambar Layar menu Help Server Gambar Layar menu utama Client Gambar Layar menu File Client Gambar Layar menu Connect Client Gambar Layar gagal Connect karena Server tidak ditemukan Gambar Gambar Gambar Layar Form Client Layar menu Drop-Down Edit Form Client Layar menu Drop-Down Font Form Client Gambar Layar menu Drop-Down Window Form Client Gambar Layar pengiriman dua transaksi yang bersamaan membaca data yang sama pada Database Gambar Layar status transaksi dari dua transaksi bersamaan membaca data yang sama dari Database xviii

12 Gambar Layar isi file schedule.txt dari dua transaksi yang bersamaan membaca data yang sama pada Database Gambar Layar pengiriman dua transaksi yang bersamaan membaca dan mengubah data yang sama pada Database Gambar Layar status transaksi dari dua transaksi yang bersamaan membaca dan mengubah data yang sama pada Database Gambar Layar isi file schedule.txt dari dua transaksi yang bersamaan membaca data yang sama pada Database Gambar Gambar Gambar Gambar Layar pertama untuk pemecahan masalah Lost Update Layar kedua untuk pemecahan masalah Lost Update Layar ketiga untuk pemecahan masalah Lost Update Layar isi file dari schedule.txt dari pemecahan masalah Lost Update Gambar Layar pertama untuk pemecahan masalah Uncommitted Dependency Gambar Layar kedua untuk pemecahan masalah Uncommitted Dependency.145 Gambar Layar ketiga untuk pemecahan masalah Uncommitted Dependency.146 Gambar Layar isi file schedule.txt dari pemecahan masalah Uncommitted Dependency Gambar Layar pertama untuk pemecahan masalah Inconsistent Analysis Gambar Gambar Gambar Layar kedua untuk pemecahan masalah Inconsistent Analysis Layar ketiga untuk pemecahan masalah Inconsistent Analysis Layar isi file schedule.txt dari pemecahan masalah Inconsistent Analysis xix

13 Gambar Layar untuk kasus I penjadwalan pada saat Backup Gambar Layar isi file schedule.txt dari kasus I penjadwalan pada saat backup Gambar Layar pertama untuk kasus II penjadwalan pada saat Backup Gambar Layar kedua untuk kasus II penjadwalan pada saat Backup Gambar Layar isi file schedule.txt dari kasus II penjadwalan pada saat Backup Gambar Gambar Layar pertama untuk kasus III penjadwalan pada saat Backup Layar kedua untuk kasus III penjadwalan pada saat Backup Gambar Layar isi file schedule.txt dari kasus III penjadwalan pada saat Backup Gambar Layar pertama untuk kasus I penjadwalan pada saat Restore Gambar Layar kedua untuk kasus I penjadwalan pada saat Restore Gambar Layar isi file schedule.txt dari kasus I penjadwalan pada saat Restore Gambar Gambar Layar pertama untuk kasus II penjadwalan pada saat Restore Layar kedua untuk kasus II penjadwalan pada saat Restore Gambar Layar isi file schedule.txt dari kasus II penjadwalan pada saat Restore xx

14 DAFTAR LAMPIRAN L 1 Lampiran database.xml xxi