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AnIntroductiontoDatabaseSystem上课了。。。数据库，，，，AnIntroductiontoDatabaseSystem沈阳工业大学软件学院数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第十一章并发控制AnIntroductiontoDatabaseSystem11.1并发控制概述多事务执行方式(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AnIntroductiontoDatabaseSystem并发控制（续）(2)交叉并发方式（interleavedconcurrency）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是单处理机系统中的并发方式，能够减少处理机的空闲时间，提高系统的效率AnIntroductiontoDatabaseSystem并发控制（续）(3)同时并发方式（simultaneousconcurrency）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最理想的并发方式，但受制于硬件环境更复杂的并发方式机制AnIntroductiontoDatabaseSystem事务并发执行带来的问题可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务的隔离性和数据库的一致性DBMS必须提供并发控制机制并发控制机制是衡量一个DBMS性能的重要标志之一AnIntroductiontoDatabaseSystem11.1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AnIntroductiontoDatabaseSystemT1的修改被T2覆盖了！读A=16A←A-3写回A=13①读A=16②③A←A-1写回A=15④事务T2事务T1数据不一致实例：飞机订票系统AnIntroductiontoDatabaseSystem并发操作带来的数据不一致性丢失修改（lostupdate）不可重复读（non-repeatableread）读“脏”数据（dirtyread）AnIntroductiontoDatabaseSystem1.丢失修改丢失修改是指事务1与事务2从数据库中读入同一数据并修改事务2的提交结果破坏了事务1提交的结果，导致事务1的修改被丢失。AnIntroductiontoDatabaseSystem图1三种数据不一致性T1T2①读A=16②③A←A-1写回A=15④读A=16A←A-1写回A=15(a)丢失修改AnIntroductiontoDatabaseSystem2.读“脏”数据事务1修改某一数据，并将其写回磁盘事务2读取同一数据后事务1由于某种原因被撤消，这时事务1已修改过的数据恢复原值事务2读到的数据就与数据库中的数据不一致，是不正确的数据，又称为“脏”数据。AnIntroductiontoDatabaseSystem图2三种数据不一致性（续）读C=200①读C=100C←C*2写回C②③ROLLBACKC恢复为100T2T1(b)读“脏”数据AnIntroductiontoDatabaseSystem3.不可重复读不可重复读是指事务1读取数据后，事务2执行更新操作，使事务1无法再现前一次读取结果。AnIntroductiontoDatabaseSystem图3三种数据不一致性（续）读B=100B←B*2写回B=200①读A=50读B=100求和=150②③读A=50读B=200求和=250(验算不对)T2T1(c)不可重复读AnIntroductiontoDatabaseSystem三类不可重复读事务1读取某一数据后：1.事务2对其做了修改，当事务1再次读该数据时，得到与前一次不同的值。2.事务2删除了其中部分记录，当事务1再次读取数据时，发现某些记录神密地消失了。3.事务2插入了一些记录，当事务1再次按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为幻影现象AnIntroductiontoDatabaseSystem11.2封锁一、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。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术AnIntroductiontoDatabaseSystem二、基本封锁类型DBMS通常提供了多种类型的封锁。一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制是由封锁的类型决定的。基本封锁类型排它锁（eXclusivelock，简记为X锁）共享锁（Sharelock，简记为S锁）AnIntroductiontoDatabaseSystem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AnIntroductiontoDatabaseSystem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AnIntroductiontoDatabaseSystem11.3封锁协议在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，需要约定一些规则：封锁协议（LockingProtocol）何时申请X锁或S锁持锁时间、何时释放不同的封锁协议，在不同的程度上为并发操作的正确调度提供一定的保证常用的封锁协议：三级封锁协议AnIntroductiontoDatabaseSystem1级封锁协议事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放正常结束（COMMIT）非正常结束（ROLLBACK）1级封锁协议可防止丢失修改在1级封锁协议中，如果是读数据，不需要加锁的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。AnIntroductiontoDatabaseSystem1级封锁协议T1T2①XlockA获得②读A=16③A←A-1写回A=15CommitUnlockA④⑤XlockA等待等待等待等待获得XlockA读A=15A←A-1写回A=14CommitUnlockA没有丢失修改AnIntroductiontoDatabaseSystem1级封锁协议读A=15①XlockA获得②读A=16A←A-1写回A=15③④RollbackUnlockAT2T1读“脏”数据AnIntroductiontoDatabaseSystem1级封锁协议XlockB获得读B=100B←B*2写回B=200CommitUnlockB①读A=50读B=100求和=150②③读A=50读B=200求和=250(验算不对)T2T1不可重复读AnIntroductiontoDatabaseSystem2级封锁协议1级封锁协议+事务T在读取数据R前必须先加S锁，读完后即可释放S锁2级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据。在2级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。AnIntroductiontoDatabaseSystem2级封锁协议SLOCKA等待等待等待获得读A=15CommitUnlockA①XlockA获得②读A=16A←A-1写回A=15③RollbackUnlockAT2T1不读“脏”数据AnIntroductiontoDatabaseSystem2级封锁协议不可重复读①SclockA获得读A=50UnlockA②SclockB获得读B=100UnlockB③求和=150XlockB等待等待获得XlockB读B=100B←B*2写回B=200CommitUnlockBT2T1④SclockA获得读A=50UnlockASclockB获得读B=200UnlockB求和=250(验算不对)T2T1(续)AnIntroductiontoDatabaseSystem3级封锁协议1级封锁协议+事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放3级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不可重复读。T1T2①SlockA读A=50SlockB读B=100求和=150②③读A=50读B=100求和=150CommitUnlockAUnlockB④⑤XlockB等待等待等待等待等待等待等待等待获得XlockB读B=100B←B*2写回B=200CommitUnlockB可重复读AnIntroductiontoDatabaseSystem封锁协议小结（续）AnIntroductiontoDatabaseSystem11.4活锁和死锁封锁技术可以有效地解决并行操作的一致性问题，但也带来一些新的问题死锁（DEADLOCK）活锁（LIVELOCK）：系统可能使某个事务永远处于等待状态，得不到封锁的机会AnIntroductiontoDatabaseSystem11.4.1活锁AnIntroductiontoDatabaseSystem如何避免活锁活锁（LIVELOCK）：系统可能使某个事务永远处于等待状态，得不到封锁的机会采用先来先服务的策略：当多个事务请求封锁同一数据对象时按请求封锁的先后次序对这些事务排队该数据对象上的锁一旦释放，首先批准申请队列中第一个事务获得锁。AnIntroductiontoDatabaseSystem11.4.2死锁T1T2XlockR1...XlockR2等待等待等待...XlockR2..XlockR1等待等待.AnIntroductiontoDatabaseSystem解决死锁的方法两类方法1.预防死锁2.死锁的诊断与解除AnIntroductiontoDatabaseSystem1.死锁的预防产生死锁的原因是两个或多个事务都已封锁了一些数据对象，然后又都请求对已为其他事务封锁的数据对象加锁，从而出现死等待。预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条件AnIntroductiontoDatabaseSystem死锁的预防（续）预防死锁的方法一次封锁法顺序封锁法AnIntroductiontoDatabaseSystem（1）一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行一次封锁法存在的问题：降低并发度扩大封锁范围将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大了封锁的范围，从而降低了系统的并发度AnIntroductiontoDatabaseSystem一次封锁法（续）难于事先精确确定封锁对象数据库中数据是不断变化的，原来不要求封锁的数据，在执行过程中可能会变成封锁对象，所以很难事先精确地确定每个事务所要封锁的数据对象AnIntroductiontoDatabaseSystem（2）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，所有事务都按这个顺序实行封锁。顺序封锁法存在的问题数据库系统中可封锁的数据对象极其众多，并且随数据的插入、删除等操作而不断地变化，要维护这样极多而且变化的资源的封锁顺序非常困难，成本很高AnIntroductiontoDatabaseSystem顺序封锁法（续）难于实现事务的封锁请求可以随着事务的执行而动态地决定，很难事先确定每一个事务要封锁哪些对象，因此也就很难按规定的顺序去施加封锁。例：规定数据对象的封锁顺序为A,B,C,D,E。事务T3起初要求封锁数据对象B,C,E，但当它封锁了B,C后，才发现还需要封锁A，这样就破坏了封锁顺序.AnIntroductiontoDatabaseSystem死锁的预防（续）结论在操作系统中广为采用的预防死锁的策略并不很适合数据库的特点DBMS在解决死锁的问题上更普遍采用的是诊断并解除死锁的方法AnIntroductiontoDatabaseSystem2.死锁的诊断与解除允许死锁发生解除死锁由DBMS的并发控制子系统定期检测系统中是否存在死锁一旦检