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1、数智创新变革未来主存数据库的并发控制和故障恢复机制1.主存数据库并发控制机制概述1.乐观并发控制与悲观并发控制比较1.锁机制与无锁机制在并发控制中的应用1.事务管理与故障恢复机制分析1.日志记录机制在故障恢复中的作用1.数据备份与恢复策略探讨1.数据库灾难恢复计划的制定1.主存数据库并发控制与故障恢复实践Contents Page目录页 乐观并发控制与悲观并发控制比较主存数据主存数据库库的并的并发发控制和故障恢复机制控制和故障恢复机制乐观并发控制与悲观并发控制比较乐观并发控制与悲观并发控制比较：1.等待策略不同：乐观并发控制允许并发事务在不加锁的情况下执行，直到提交时才检查冲突；而悲观并发控制
2、在事务开始时立即获取锁，防止其他事务访问数据。2.冲突检测时机不同：乐观并发控制在事务提交时集中检测冲突；而悲观并发控制在事务执行期间连续检查冲突，一旦发现冲突即回滚事务。3.回滚率不同：悲观并发控制的回滚率通常较低，因为事务在获取锁之前就阻止了冲突；而乐观并发控制的回滚率可能较高，因为只在事务提交时才检测冲突。事务隔离级别：1.隔离级别定义：事务隔离级别描述了事务如何相互隔离，防止并发访问导致数据不一致。2.常见隔离级别：以下列举了常见的隔离级别：读未提交（ReadUncommitted）、读提交（ReadCommitted）、可重复读（RepeatableRead）、串行化（Seriali
3、zable）。3.隔离级别选择：隔离级别越严格，事务并发性越低，但数据一致性越好；隔离级别越低，事务并发性越高，但数据一致性越差。乐观并发控制与悲观并发控制比较锁机制：1.锁类型：锁机制可分为共享锁（允许并发事务读取数据）和排他锁（允许事务独占访问数据）。2.锁粒度：锁的粒度可以是表级、行级或更细粒度，粒度越细，并发性越高。3.死锁预防：为了防止死锁，数据库系统会使用死锁检测和解决机制，例如超时、回滚或级联回滚。时间戳机制：1.时间戳原理：时间戳机制为每个事务分配一个唯一的时间戳，用作冲突检测和排序依据。2.冲突检测：在时间戳机制下，事务更新数据时，会检查其时间戳是否比该数据的当前时间戳新，如
4、果不新则回滚事务。3.并发性提高：时间戳机制允许并发事务在不加锁的情况下执行，从而提高了并发性。乐观并发控制与悲观并发控制比较多版本并发控制：1.原理：多版本并发控制通过维护数据多个版本来实现并发访问。2.快照隔离：每个事务读到的数据版本是当时最新的提交版本，实现了快照隔离。3.避免回滚：通过维护旧版本，可以避免由于并发更新导致的回滚，提高了并发性。故障恢复：1.数据恢复：故障恢复机制负责在数据库故障后恢复数据，包括重做已提交事务和回滚未提交事务。2.日志机制：数据库系统会记录事务日志，记录事务的执行顺序和数据更改。锁机制与无锁机制在并发控制中的应用主存数据主存数据库库的并的并发发控制和故障恢
5、复机制控制和故障恢复机制锁机制与无锁机制在并发控制中的应用主题名称：悲观锁机制1.锁定数据资源，防止其他事务同时修改，确保数据一致性。2.实施两种主要类型的悲观锁：排他锁和共享锁。排他锁允许事务独占访问资源，而共享锁允许多个事务同时读取但不能修改资源。3.悲观锁机制适用于需要严格一致性的系统，但可能导致性能下降，特别是在事务竞争激烈的情况下。主题名称：乐观锁机制1.假设数据在事务处理期间不会发生冲突，仅在事务提交时进行冲突检测。2.利用版本号或时间戳来实现乐观锁机制。当一个事务尝试更新资源时，它会检查资源的版本号或时间戳是否与它自己的版本一致。3.乐观锁机制对于高并发系统非常有效，因为在大多数
6、情况下避免了不必要的锁争用。锁机制与无锁机制在并发控制中的应用1.给每个事务分配一个唯一的时间戳，该时间戳表示事务的开始时间。2.对数据资源上的每个读写操作进行时间戳标记。当事务尝试更新资源时，它会检查资源的时间戳是否小于或等于自己的时间戳。如果是，则更新成功；否则，更新失败。3.基于时间戳的并发控制提供了严格的顺序一致性保证，并且在可扩展性和性能方面优于悲观锁机制。主题名称：基于多版本并发控制1.为每个数据项维护多个版本，每个版本都有一个唯一的时间戳。事务读取和写入特定版本的数据。2.通过在事务提交时创建新版本来实现多版本并发控制。读取操作访问事务开始时间之前提交的最旧版本。3.多版本并发控
7、制提供了高可扩展性和并发性，因为事务可以同时访问数据的不同版本，从而避免了锁争用。主题名称：基于时间戳的并发控制锁机制与无锁机制在并发控制中的应用主题名称：无锁机制：基于事务日志1.通过记录数据库中所有更改的事务日志来实现无锁并发控制。2.当一个事务尝试更新资源时，它会记录该操作的日志条目。其他事务可以继续访问和修改资源，而无需等待锁。3.在事务提交时，数据库引擎将验证日志条目是否与当前数据库状态一致。如果一致，则提交事务；否则，回滚事务。主题名称：无锁机制：基于复制1.维护数据库的多个副本，每个副本都有自己的本地副本。2.当一个事务尝试更新资源时，它会在所有副本上写入该更新。事务管理与故障恢
8、复机制分析主存数据主存数据库库的并的并发发控制和故障恢复机制控制和故障恢复机制事务管理与故障恢复机制分析事务管理：1.事务的概念：事务是数据库操作的一个逻辑单元，具有原子性、一致性、隔离性和持久性。2.并发执行：多个事务可以并行执行，并发控制机制确保事务正确执行，防止数据不一致。3.锁机制：使用锁机制对共享数据进行控制，防止其他事务访问被锁定的数据。故障恢复机制：1.日志记录：数据库记录所有对数据的修改操作，以便在故障发生时恢复。2.检查点：将内存中的数据镜像写入磁盘，减少故障发生时的丢失数据量。数据备份与恢复策略探讨主存数据主存数据库库的并的并发发控制和故障恢复机制控制和故障恢复机制数据备份
9、与恢复策略探讨数据备份与恢复策略探讨1.备份类型：-全量备份：定期创建数据库的完整副本，提供最大程度的数据保护。-增量备份：仅备份自上次备份后更改的部分，节省存储空间和时间。-日志备份：记录数据库操作的文件，用于重现事务并恢复数据完整性。2.备份频率：-取决于数据更改频率和数据丢失承受能力。-高频更改的数据需要更频繁的备份，以最大限度地减少潜在数据丢失。-关键业务系统可能需要连续数据保护(CDP)解决方案，以实现实时备份。3.备份存储：-本地存储：在内部服务器或存储阵列上存储备份，提供快速访问和数据控制。-云备份：利用云平台存储备份，提高可用性和冗余性，节省本地存储空间。-磁带备份：传统方法，
10、提供离线存储以防止网络攻击和勒索软件。数据备份与恢复策略探讨恢复技术1.数据库恢复：-从备份中恢复数据库，恢复到特定时间点的数据完整性。-包括从全量备份恢复、从增量备份和日志备份还原事务。-利用恢复点目标(RPO)和恢复时间目标(RTO)指标衡量恢复性能。2.事务回滚：-数据库系统内部机制，当事务因错误或异常终止时，自动恢复数据状态。-通过回滚未提交事务的变化，确保数据的一致性。-减少了人工干预的需要，提高了恢复速度。3.灾难恢复：-全面恢复计划，涵盖数据库恢复、应用程序恢复和业务连续性。-考虑自然灾害、人为错误和网络安全威胁。-涉及冗余基础设施、异地备份和业务流程计划的实施。主存数据库并发控
11、制与故障恢复实践主存数据主存数据库库的并的并发发控制和故障恢复机制控制和故障恢复机制主存数据库并发控制与故障恢复实践乐观并发控制1.无锁设计：乐观并发控制允许并发事务在不使用锁的情况下运行，直到提交时才检查冲突。2.版本冲突检测：在提交时，系统检查事务与其他已提交事务是否产生冲突，如果存在冲突则回滚事务。3.无饥饿保证：乐观并发控制不提供饥饿保证，这意味着事务提交的顺序可能会受到其他事务的影响。锁粒度和锁定策略1.锁粒度：锁的粒度决定了锁定范围的大小，从记录级到数据库级不等。较小的粒度可以提高并发性，但开销更大。2.锁定策略：不同的锁定策略（如两阶段锁定、多版本并发控制）提供不同的并发性、隔离
12、性和可恢复性保证。3.锁升级：随着事务的执行，锁可能需要升级到更粗糙的粒度，以防止死锁和并发问题。主存数据库并发控制与故障恢复实践数据库复制和故障恢复1.同步复制：所有副本都实时更新，确保数据一致性，但可能存在延迟和性能瓶颈。2.异步复制：副本从主数据库异步更新，提供更高的性能和可用性，但可能会存在数据不一致的风险。3.日志恢复：故障发生时，数据库使用预写日志恢复数据到一致状态，确保数据完整性和持久性。一致性级别和隔离级别1.一致性级别：指定数据库在故障或并发更新下提供的数据一致性保证。强一致性级别提供最高的数据完整性，但牺牲性能。2.隔离级别：指定事务可见其他并发事务的效果。不同的隔离级别提
13、供不同的并发性和一致性保证。3.快照隔离：保证每个事务都能看到一个一致的数据快照，不受并发事务的影响。主存数据库并发控制与故障恢复实践趋势和前沿1.无锁数据库：基于乐观并发控制的无锁数据库提供极高的并发性和可扩展性，但需要仔细管理冲突。2.新型一致性模型：可放松一致性保证以提高性能和可用性，例如最终一致性和会话一致性。3.基于区块链的数据库：利用区块链技术的可追溯性、透明性和不可变性，提供增强的数据安全性和故障恢复能力。最佳实践1.使用适当的锁粒度和锁定策略，以优化并发性和可恢复性。2.仔细选择一致性和隔离级别，以满足应用程序的需求。3.定期进行故障恢复测试，以确保数据库能够从故障中恢复。4.使用数据复制和日志恢复机制，以最大限度地提高可用性和数据完整性。5.监控数据库性能和并发性，以识别并解决潜在问题。感谢聆听数智创新变革未来Thankyou
