并发控制技术.ppt

第八章并发控制技术 单用户和多用户系统 数据库系统一般可以分为单用户系统和多用户系统。 单用户系统 在任何时刻只允许一个用户使用的数据库系统。 多用户系统 允许多个用户同时使用数据库的系统。 事务的并发执行 并行 Vs 串行 基本比较 并行事务会破坏数据库的一致性。 串行事务效率低。 并行的优点 一个事务由不同的步骤组成，所涉及的系统资源也不同。这些步骤可以并发执行，以提高系统的吞吐量。 系统中存在着周期不等的各种事务，串行会导致难于预测的时延。如果各个事务所涉及的是数据库的不同部分，采用并发会减少平均响应时间。 并发控制的必要性 对数据库的并发操作可能导致下列问题： 丢失修改(Lost Update) 两个事务T1和T2读入同一数据并修改， T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。 并发控制的必要性 不可重复读(Non-Repeatable Read) 指事务T1读取数据后，事务T2执行更新操作，使T1无法再现前一次读取的结果。具体的讲，不可重复读包括三种情况： 事务T1读取某一数据后，事务T2对其作了修改，当事务T1再次读取该数据时，得到与前一次不同的值。 事务T1按照一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务T2删除了其中部分记录，当T1再次按照相同条件读取数据时，发现某些记录神秘的消失了。 事务T1按照一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务T2插入了一些记录，当T1再次按照相同条件读取数据时，发现多了一些记录。 后两种不可重复读有时也称作幻影（Phantom Row）现象。 并发控制的必要性 并发控制的必要性 并发控制的必要性 并发控制的必要性 读“脏”数据(Dirty Read) 是指事务T1修改某一数据，并将其写回磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被撤销，这时T1已修改过的数据恢复为原值，T2读到的数据就与数据库中的不一致，则T2读到的数据就为“脏”数据。 并发控制 封锁的定义 封锁就是事务T在对某个数据对象如表、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁，从而对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他事务不能更新此数据对象。 封锁是并发控制的一个非常重要的技术。 并发控制 封锁的类型 排它锁（X锁，eXclusive lock）：事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其它事务对A的任何封锁请求都不能成功（因而不能读取和修改R），直至T释放A上的X锁。 共享锁（S锁，Share lock）：事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读取但不能修改A，其它事务只能对A加S锁（因而可以读取A），而不能对A的加X锁（因而不能修改A），直到T释放A上的S锁。 并发控制 并发控制 一级封锁协议 事务T在修改数据R之前必须对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束(COMMIT)和非正常结束(ROLLBACK)。 一级封锁协议可以防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。在一级封锁协议中，如果仅仅是读数据而不对其进行修改，是不需要对其加锁的，因此它不能保证可重复读和不读“脏”数据。 并发控制 并发控制 二级锁协议 二级锁协议是：一级锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。二级锁除了防止丢失修改，还可以进一步防止读“脏”数据。但由于读完后即可释放S锁，所以不能保证可重复读。 并发控制 并发控制 三级锁协议 三级锁协议是：一级锁协议加上事务T在读取R之前必须对其加S锁，直到事务结束才释放。三级封锁协议除了防止丢失修改和读“脏”数据以外，还进一步防止了不可重复读。 并发控制 并发控制 并发控制 并发控制 死锁(Deadlock) 定义 在数据库运行期间，如果存在一个事务集合?={T0，T1，…，Tn}，使得T0等待T1持有的数据项锁， …， Tn-1等待Tn持有的数据项锁， Tn等待T1持有的数据项锁，则称系统处于死锁状态， ? 称为死锁事务集合。 并发控制 死锁的例子 如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因T2已封锁了R2，于是T1等待T2释放R2上的锁。接着，T2又申请封锁R1，因T1已经封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1上的锁。这样就出现了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2两个事务永远不能结束，形成死锁。 并发控制 解决死锁的方法 ①预防死锁 ②死锁检测和恢复 并发控制 预防死锁 一次封锁法 一次封锁法要求每个事务必须一次将其所有要使用的数据全部加锁，否则就不能执行。一次加锁法可以有效地防止死锁的发生，但由于需要扩大加锁的范围，因此降低了系统的并发度。 顺序封锁法 顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有的事务都要按照这个顺序实行封锁。顺序封锁法可以