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数据库并发讲述
An Introduction to Database System 问题的产生 多用户数据库系统的存在 允许多个用户同时使用的数据库系统 飞机定票数据库系统 银行数据库系统 特点:在同一时刻并发运行的事务数可达数百个 问题的产生(续) 不同的多事务执行方式 (1)事务串行执行 每个时刻只有一个事务运行,其他事务必须等到这个事务结束以后方能运行 不能充分利用系统资源,发挥数据库共享资源的特点 问题的产生(续) (2)交叉并发方式(Interleaved Concurrency) 在单处理机系统中,事务的并行执行是这些并行事务的并行操作轮流交叉运行 单处理机系统中的并行事务并没有真正地并行运行,但能够减少处理机的空闲时间,提高系统的效率 问题的产生(续) 问题的产生(续) (3)同时并发方式(simultaneous concurrency) 多处理机系统中,每个处理机可以运行一个事务,多个处理机可以同时运行多个事务,实现多个事务真正的并行运行 问题的产生(续) 事务并发执行带来的问题 会产生多个事务同时存取同一数据的情况 可能会存取和存储不正确的数据,破坏事务一致性和数据库的一致性 事务执行示例 并发控制 并发控制概述 封锁 活锁和死锁 并发调度的可串行性 两段锁协议 封锁的粒度 小结 并发控制概述 并发控制机制的任务 对并发操作进行正确调度 保证事务的隔离性 保证数据库的一致性 并发控制概述 并发操作带来的数据不一致性 丢失修改(Lost Update) 不可重复读(Non-repeatable Read) 读“脏”数据(Dirty Read) 第一类丢失更新 A事务撤销时,把已经提交的B事务的更新数据覆盖了。这种错误可能造成很严重的问题,通过下面的账户取款转账就可以看出来:? 第二类丢失更新? A事务覆盖B事务已经提交的数据,造成B事务所做操作丢失: 不可重复读(unrepeatable read)? 不可重复读是指?A事务读取了B事务已经提交的更改数据。假设A在取款事务的过程中,B往该账户转账100元,A两次读取账户的余额发生不一致: 幻象读(phantom read)? A事务读取B事务提交的新增数据,这时A事务将出现幻象读的问题。幻象读一般发生在计算统计数据的事务中。例,设银行系统在同一个事务中,两次统计存款账户的总金额,在两次统计过程中,刚好新增了一个存款账户,并存入100元,这时,两次统计的总金额将不一致: 幻象读和不可重复读是两个容易混淆的概念,前者是指读到了其他已经提交事务的新增数据,而后者是指读到了已经提交事务的更改数据(更改或删除),为了避免这两种情况,采取的对策是不同的,防止读取到更改数据,只需要对操作的数据添加行级锁,阻止操作中的数据发生变化,而防止读取到新增数据,则往往需要添加表级锁——将整个表锁定,防止新增数据。 脏读(dirty read)? A事务读取B事务尚未提交的更改数据,并在这个数据的基础上操作。如果恰巧B事务回滚,那么A事务读到的数据根本是不被承认的。 并发控制概述(续) 数据不一致性:由于并发操作破坏了事务的隔离性 并发控制就是要用正确的方式调度并发操作,使一个用户事务的执行不受其他事务的干扰,从而避免造成数据的不一致性 并发控制概述(续) 并发控制的主要技术 封锁(Locking) 悲观控制法 乐观控制法 商用的DBMS一般都采用封锁方法 并发控制 并发控制概述 封锁 活锁和死锁 并发调度的可串行性 两段锁协议 封锁的粒度 小结 封锁 什么是封锁 基本封锁类型 锁的相容矩阵 什么是封锁 封锁就是事务T在对某个数据对象(例如表、记录等)操作之前,先向系统发出请求,对其加锁 加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制,在事务T释放它的锁之前,其它的事务不能更新此数据对象。 基本封锁类型 一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制由封锁的类型决定。 基本封锁类型 排它锁(Exclusive Locks,简记为X锁) 共享锁(Share Locks,简记为S锁) 排它锁 排它锁又称为写锁 若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁 保证其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A 共享锁 共享锁又称为读锁 若事务T对数据对象A加上S锁,则其它事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S锁 保证其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改 锁的相容矩阵 当用SELECT语句访问数据库时,系统能自动用共享锁访问数据; 在使用INSERT、UPDATE和DELETE语句增加、修改和删除数据时,系统会自动给使用
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