【文章內(nèi)容簡介】 OLLBACK 事務及事務特性 (transaction and it39。s characteristics) 事務的 ACID性質(zhì) 原子性 （ Atomicity） ① 定義 事務是一個不可分割的工作單元 ， 其對 DB的操作要么都做 ，要么都不做 。 ② 目標 保證 DB數(shù)據(jù)的一致性 （ 轉(zhuǎn)帳問題 ） 。 ③ 技術 日志 + ROLLBACK（ UNDO） （ 意外終止 ） ； 并發(fā)控制 （ 交叉執(zhí)行 ） 。 ④ 實現(xiàn) 實現(xiàn)由 DBMS自動完成 。 事務及事務特性 (transaction and it39。s characteristics) 一致性 （ consistency） ① 定義 事務的執(zhí)行必須是將 DB從一個正確 （ 一致 ） 狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個正確 （ 一致 ） 狀態(tài) 。 如：轉(zhuǎn)帳問題中 ， A有 100萬人民幣是一個正確狀態(tài) ， 減去 50萬 ， 轉(zhuǎn)到 B帳上 50萬 ， DB從一個正確狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個正確狀態(tài) ，這兩個操作 ， 若只做其中一個 ， 則不能實現(xiàn) DB從一個正確狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個正確狀態(tài) ， 破壞了事務一致性 。 ② 目標 保證 DB數(shù)據(jù)一致性 （ 丟失更新 、 讀臟 、 讀不可重復 ） 。 ③ 技術 并發(fā)控制 。 ④ 實現(xiàn) 用戶定義事務 （ 保證相關操作在一個事務中 ） ； DBMS自動維護之 。 事務及事務特性 (transaction and it39。s characteristics) 隔離性 （ isolation） ① 定義 一個事務中對 DB的操作及使用的數(shù)據(jù)與其它并發(fā)事務無關 ，并發(fā)執(zhí)行的事務間不能互相干擾 。 ② 目標 防止鏈式夭折 。 ③ 技術 并發(fā)控制 。 ④ 實現(xiàn) DBMS自動實現(xiàn) 。 事務及事務特性 (transaction and it39。s characteristics) 持久性 （ durability） ① 定義 一個已提交事務對 DB的更新是永久性的 ， 不受后來故障的影響 。 ② 目標 : 保證 DB可靠性 ③ 技術 備份 +日志 。 ④ 實現(xiàn) : DBMS恢復子系統(tǒng)自動實現(xiàn) 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 并發(fā)操作調(diào)度 : 保證多用戶并發(fā)操作數(shù)據(jù)庫中信息時的正確性 、 一致性所采取的措施 。 封鎖 ： 一種并發(fā)調(diào)度的技術 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 并發(fā)操作調(diào)度 1. 問題的提出 1)丟失更新 （ lost update） —— 兩個以上事務從 DB中讀入同一數(shù)據(jù)并修改之 ， 其中一事務的提交結果破壞了另一事務的提交結果 ， 導致該事務對 DB的修改被丟失 。 2)不可重復讀 （ read norepeatable） —— 同一事務重復讀同一數(shù)據(jù) ， 但獲得結果不同 。 3)讀 ? 臟 ? 數(shù)據(jù) (read dirty) —— 讀未提交的隨后又被撤消 (Rollback)的數(shù)據(jù) 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 1） 丟失更新 丟失修改是指事務 1與事務 2從數(shù)據(jù)庫中讀入同一數(shù)據(jù)并修改 ，事務 2的提交結果破壞了事務 1提交的結果 ， 導致事務 1的修改被丟失 。 例：在圖中 ， 事務 1與事務 2先后讀入同一個數(shù)據(jù) A=16， 事務 1執(zhí)行 A←A － 1， 并將結果 A=15寫回 ， 事務 2執(zhí)行 A←A － 1， 并將結果 A=15寫回 。 事務 2提交的結果覆蓋了事務 1對數(shù)據(jù)庫的修改 ， 從而使事務 1對數(shù)據(jù)的修改丟失 。 時間 T1 DB中 A值 T2 注： A=16表示從 DB中讀入 A值。 t1 讀 A=16 16 …… t2 …… 讀 A=16 t3 計算 A： =A1 …… 存盤 COMMIT 15 t4 15 計算 A： =A1 存盤 COMMIT 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 2） 不可重復讀 不可重復讀是指事務 1讀取數(shù)據(jù)后 ， 事務 2執(zhí)行更新操作 ， 使事務 1無法再現(xiàn)前一次讀取結果 。 具體地講 ， 不可重復讀包括三種情況： ? 事務 1讀取某一數(shù)據(jù)后 ， 事務 2對其做了修改 ， 當事務 1再次讀該數(shù)據(jù)時 ， 得到與前一次不同的值 。 ? 事務 1按一定條件從數(shù)據(jù)庫中讀取某些數(shù)據(jù)記錄后 ， 事務 2刪除了其中部分記錄 ， 當事務 1再次按相同條件讀取數(shù)據(jù)時 ， 發(fā)現(xiàn)某些記錄神秘地消失了 。 ? 事務 1按一定條件從數(shù)據(jù)庫中讀取某些數(shù)據(jù)記錄后 ， 事務 2插入了一些記錄 ， 當事務 1再次按相同條件讀取數(shù)據(jù)時 ， 發(fā)現(xiàn)多了一些記錄 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 時間 T1 DB中值 T2 t1 讀 A=50 讀 B＝ 100 計算 S：＝ A＋ B ＝ 150 A＝ 50 B＝ 100 S＝ 150 t2 A＝ 50 B＝ 200 S＝ 150 讀 B=100 計算 B：＝ 2*B =200 COMMIT t3 讀 A=50 讀 B＝ 200 計算 S：＝ A＋ B ＝ 250 事務 T1驗算結果不正確 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 3） 讀 ? 臟 ? 數(shù)據(jù) 指事務 T1修改某一數(shù)據(jù) ， 并將其寫回磁盤 （ 并未提交 ， OS的I/O調(diào)度結果 ） ， 事務 T2讀取同一數(shù)據(jù)后 ， T1由于某種原因被撤銷 ， 這時 T1修改過的數(shù)據(jù)恢復原值 ， T2讀到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致 ， T2讀得的不穩(wěn)定的瞬間數(shù)據(jù)稱為 ? 臟 ? 數(shù)據(jù) 。 例如： T1將 C值修改為 200， T2讀 C為 200， 若 T1被撤銷 ， 其修改作廢 ， C應恢復為 100， 這時再看 T2讀到的 C值就成了無根據(jù)的數(shù)據(jù) 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 產(chǎn)生上述三類數(shù)據(jù)不一致的原因： 并發(fā)操作破壞了事務的隔離性 。 因此對事務的并發(fā)操作必須加以控制 ， 才能避免此類現(xiàn)象的發(fā)生 。 并發(fā)控制： 用正確的方法調(diào)度并發(fā)操作 ， 使一個事務的執(zhí)行不受其他事務的干擾 ， 從而避免數(shù)據(jù)的不一致現(xiàn)象 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 1） 單個事務 —— 若非并發(fā)的執(zhí)行 ， 每個事務都能保證 DB的正確性 。 （ 上述問題 ， 都是因事務并發(fā)執(zhí)行產(chǎn)生 ） 2） 多個事務 —— 多個事務以任意串行方式執(zhí)行都能保證 DB的正確性 。 時間 T1 DB中 A值 T2 注： 無論是 T T2順序或是 TT1順序，結果A都為 14 t1 讀 A=16 16 …… t2 A：＝ A－ 1 t3 COMMIT 15 …… t4 15 A=15 t5 15 A： =A1 t6 14 COMMIT 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 顯然 ， 任何一事務并發(fā)執(zhí)行時禁止其它事務執(zhí)行 ， 總能保證DB正確性 ， 但不利于數(shù)據(jù)共享 。 3） 可串行化調(diào)度 （ Serializability） —— 當且僅當多個事務并發(fā)執(zhí)行的結果與該事務任一串行執(zhí)行的結果相同時 ， 則該并發(fā)執(zhí)行是可串行化的 。 （ 可串行化調(diào)度 ） 方法 1） 加鎖控制 （ Locking） 2） 樂觀假設 （ Optimistic） 3） 時標 （ timestamping） 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 封鎖 封鎖 并發(fā)控制的一種技術 。 封鎖規(guī)則 ① 對將要存取的數(shù)據(jù)須先申請加鎖 ， 加鎖成功才能存?。? ② 已被加鎖的數(shù)據(jù)不能再加不相容鎖； ③ 一旦退出使用應適時釋放鎖； ④ 未被加鎖的數(shù)據(jù)不可對之解鎖 。 封鎖類型 1)排它鎖 （ X鎖： exclusive lock） 又稱寫鎖 若事務 Ti持有數(shù)據(jù) Di的 X鎖 ， 則 Ti可讀 、 寫 Di， 其它任何事務不能再對 Di加任何鎖 ， 直至 Ti釋放該 X鎖 。 X鎖用于寫保護 ， 防止丟失更新 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 2)共享鎖 （ S鎖： share lock） 又稱讀鎖 若事務 Ti持有數(shù)據(jù) Di的 S鎖 ， 則其它事務仍可對 Di加 S鎖 ， 但不可加 X鎖 ， 直到 Ti釋放該 S鎖 。 一旦施加 S鎖 ， 讀可共享但其它事務不可改 。 S鎖用于讀操作 。 封鎖類型的相容矩陣 T1 T2 X S － Y相容的請求 N 不相容的請求 X N N Y S N Y Y － Y Y Y 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 1) 事務開始時申請 （ 常用 ） 無死鎖； 鎖開銷少； 并發(fā)性低 2)一個 SQL語句開始時 并發(fā)性高； 鎖開銷大； 易產(chǎn)生死鎖； 提交頻繁 （ granularity） —— 被封鎖數(shù)據(jù)的范圍 邏輯單元 :整個 DB、 整個關系 、 整個索引 、 元組 、 索引項 、屬性值集 、 屬性值 。 物理單元 :塊 、 數(shù)據(jù)頁 、 索引頁 。 評價： 1） 粒度大：被封鎖對象少 ， 并發(fā)性差 ， 開銷小 。 2） 粒度?。罕环怄i對象多 ， 并發(fā)性高 ， 開銷大 。 并發(fā)控制技術 (technology of control simultaneously) 1） 需常存取多個關系的大量元組時宜采用 DB級粒度； 2） 需常存取單個關系大量元組時宜采用關系級粒度； 3） 需常存取單個關系少量元組時宜采用元組級粒度； 4） 一般不采用屬性級粒度； 5） 物理單元一般不宜采用 。 （ Locking protocol） 1) 概念 （ 何謂封鎖協(xié)議 ） —— 申請 、 持有和釋放鎖的規(guī)