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1、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,(2)交叉并发方式（interleaved concurrency）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,(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,8.1 并发控制概述,数据不一致实例
2、：飞机订票系统,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）,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（phantom row）,不可重复读,读“脏”数据,所谓“脏”数据就是其他事务未提交的尚没有写回数据库中的数据。,读“脏”数据
3、,8.2 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,基本封锁类型,基本封锁类型排它锁（eXclusive lock，简记为X锁）共享锁（Share lock，简记为S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,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,锁的
4、相容矩阵,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（Locking Protocol） 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,8.3 封锁协议,常用的封锁协议：三级封锁协议,1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.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。,没有丢失修改,1级封锁协议,读“脏”数据,1级封锁协议,不可重复读,2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
5、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。,2级封锁协议,不可重复读,3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。,3级封锁协议,可重复读,3级封锁协议,不读“脏”数据,三级协议的主要区别什么操作需要申请封锁何时释放锁（即持锁时间）,8.4 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活锁,如何避免活锁,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
6、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。,8.4.2 死锁,T1 T2,Xlock R1.Xlock R2等待等待等待.,.Xlock R2.Xlock R1等待等待.,死锁的预防,预防死锁的方法 一次封锁法 顺序封锁法,（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,（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 维护成本高,死锁的诊断与解除,超时法如
7、果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁优点：实现简单缺点有可能误判死锁时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现,等待图法,并发控制子系统周期性地（比如每隔1 min）检测事务等待图，如果发现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁。,8.5 并发调度的可串行性,计算机系统对并行事务中并行操作的调度是的随机的，而不同的调度可能会产生不同的结果。将所有事务串行起来的调度策略一定是正确的调度策略。如果一个事务运行过程中没有其他事务在同时运行，也就是说它没有受到其他事务的干扰，那么就可以认为该事务的运行结果是正常的或者预想的,以不同的顺序串行执行事务也有可能会产生不同的结果，但由于不会将数
8、据库置于不一致状态，所以都可以认为是正确的。几个事务的并行执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相同。这种并行调度策略称为可串行化（Serializable）的调度。,可串行性是并行事务正确性的唯一准则例：现在有两个事务，分别包含下列操作： 事务1：读B；A=B+1；写回A； 事务2：读A；B=A+1；写回B； 假设A的初值为2，B的初值为2。,对这两个事务的不同调度策略串行执行串行调度策略1串行调度策略2交错执行不可串行化的调度可串行化的调度,(a) 串行调度策略，正确的调度,Slock BY=B=2Unlock BXlock AA=Y+1写回A(=3)Unlock
9、A,Slock AX=A=3Unlock AXlock BB=X+1写回B(=4)Unlock B,T1,T2,(b) 串行调度策略，正确的调度,Slock BY=B=3Unlock BXlock AA=Y+1写回A(=4)Unlock A,SlockA X=A=2Unlock AXlock BB=X+1写回B(=3)Unlock B,T1,T2,(c) 不可串行化的调度,Slock BY=B=2Unlock BXlock AA=Y+1写回A(=3)Unlock A,Slock AX=A=2Unlock AXlock BB=X+1写回B(=3)Unlock B,T1,T2,(d) 可串行化的调
10、度,Slock BY=B=2Unlock BXlock AA=Y+1写回A(=3)Unlock A,Slock A 等待 等待 等待X=A=3Unlock AXlock BB=X+1写回B(=4)Unlock B,T1,T2,8.6 两段锁协议,两段锁协议的内容1. 在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁2. 在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。,两段锁协议（续）,“两段”锁的含义事务分为两个阶段 第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段； 第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。,例：事务1的封锁序列：Slock A . Slock B . Xlock C . Unlo
11、ck B . Unlock A . Unlock C；事务2的封锁序列：Slock A . Unlock A . Slock B . Xlock C . Unlock C . Unlock B；事务1遵守两段锁协议，而事务2不遵守两段协议。,两段锁协议,并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务的所有并行调度策略都是可串行化的。所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果一定是正确的事务遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件，而不是必要条件可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合两段锁协议。,T1Slock B读B=2Y=BXlock AA=Y+1写回A=3Unlock BUnlock
12、A,T2Slock A 等待 等待 等待 等待 等待Slock A读A=3Y=A Xlock BB=Y+1写回B=4Unlock BUnlock A,T1Slock B读B=2Y=BUnlock BXlock AA=Y+1写回A=3Unlock A,T2Slock A等待等待等待等待Slock A读A=3X=AUnlock AXlock BB=X+1写回B=4Unlock B,(a) 遵守两段锁协议,(b) 不遵守两段锁协议,T1Slock B读B=2Y=BUnlock BXlock AA=Y+1写回A=3Unlock A,T2Slock A读A=2X=AUnlock AXlock B等待Xl
13、ock BB=X+1写回B=3Unlock B,(c) 不遵守两段锁协议,两段锁协议与防止死锁的一次封锁法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，因此一次封锁法遵守两段锁协议但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议的事务可能发生死锁,两段锁协议,遵守两段锁协议的事务发生死锁,T1Slock B读B=2Xlock A等待等待,T2Slock A读A=2Xlock A等待,两段锁协议,两段锁协议与三级封锁协议两类不同目的的协议两段锁协议保证并发调度的正确性三级封锁协议在不同程度上保证数据一致性遵守第三级封锁协议必然遵守两
14、段协议,8.7 封锁粒度,一、什么是封锁粒度二、选择封锁粒度的原则,一、什么是封锁粒度,X锁和S锁都是加在某一个数据对象上的封锁的对象:逻辑单元，物理单元 例：在关系数据库中，封锁对象：逻辑单元: 属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、整个索引、整个数据库等物理单元：页（数据页或索引页）、物理记录等,封锁对象可以很大也可以很小 例： 对整个数据库加锁 对某个属性值加锁封锁对象的大小称为封锁的粒度(Granularity)多粒度封锁(multiple granularity locking)在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不同的事务选择,二、选择封锁粒度的原则,封锁的粒度越 大，小，系统被封锁的对象 少，多，并发度 小，高，系统开销 小，大，选择封锁粒度：考虑封锁机构和并发度两个因素对系统开销与并发度进行权衡,需要处理多个关系的大量元组的用户事务：以数据库为封锁单位；需要处理大量元组的用户事务：以关系为封锁单元；只处理少量元组的用户事务：以元组为封锁单位,
