【導(dǎo)讀】數(shù)據(jù)庫復(fù)制與數(shù)據(jù)庫鏡像。能否對這些數(shù)據(jù)保密。–通過制訂法律道德準(zhǔn)則和政策法規(guī)來保證。非法使用數(shù)據(jù)庫的情況。–直接或編寫應(yīng)用程序執(zhí)行非授權(quán)操作；允許查任意一組人的平均工資。用戶甲想了解張三。–破壞安全性的行為可能是無意的，故意的，數(shù)據(jù)庫安全性控制的常用方法。提供的身份標(biāo)識；簡單易行，容易被人竊取。用戶根據(jù)自己預(yù)先約定的計算過程或者。系統(tǒng)根據(jù)用戶計算結(jié)果是否正確鑒定用。存取控制機(jī)制的功能。對于通過鑒定獲得上機(jī)權(quán)的用戶（即合法。存取權(quán)限由兩個要素組成。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，定義存取權(quán)限稱為授權(quán)。它是衡量授權(quán)機(jī)制是否靈活的一個重要指。授權(quán)定義中數(shù)據(jù)對象的粒度越細(xì)，即可以。存取謂詞可以很復(fù)雜。–可以引用系統(tǒng)變量，如終端設(shè)備號，程度的安全保護(hù)。在實際應(yīng)用中通常是視圖機(jī)制與授權(quán)機(jī)制配合

　　

【正文】 一個事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對其他并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個事務(wù)之間不能互相干擾。 4. 持續(xù)性 ?持續(xù)性也稱永久性（ Permanence） – 一個事務(wù)一旦提交，它對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是永久性的。 – 接下來的其他操作或故障不應(yīng)該對其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。 事務(wù)的特性 (續(xù) ) ? 保證事務(wù) ACID特性是事務(wù)處理的重要任務(wù)。 ? 破壞事務(wù) ACID特性的因素 – 多個事務(wù)并行運行時，不同事務(wù)的操作交叉執(zhí)行 ? DBMS必須保證多個事務(wù)的交叉運行不影響這些事務(wù) ACID特性，特別是原子性和隔離性 – 事務(wù)在運行過程中被強(qiáng)行停止 ? DBMS必須保證被強(qiáng)行終止的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫和其他事務(wù)沒有任何影響 這些就是 DBMS中恢復(fù)機(jī)制和并發(fā)控制機(jī)制的責(zé)任。 二、 并發(fā)操作與數(shù)據(jù)的不一致性 ?什么是數(shù)據(jù)的不一致性 例：飛機(jī)訂票系統(tǒng)中的一個活動序列： 1） 甲售票員讀出某航班的機(jī)票余額 A， 設(shè) A=16 2） 乙售票員讀出同一航班的機(jī)票余額 A， 也為 16 3） 甲售票點賣出一張機(jī)票 ， 修改機(jī)票余額 A←A1， 所以 A=15， 把 A寫回數(shù)據(jù)庫 4） 乙售票點也賣出一張機(jī)票 ， 修改機(jī)票余額 A←A1， 所以 A=15， 把 A寫回數(shù)據(jù)庫 結(jié)果：賣出兩張機(jī)票 ， 但數(shù)據(jù)庫中機(jī)票余額只減少 1。 這種情況稱為數(shù)據(jù)庫的不一致性 。 并發(fā)控制概述（續(xù)） – 產(chǎn)生原因 ? 由甲乙兩個售票員并發(fā)操作引起 ? 在并發(fā)操作情況下 ， 對甲 、 乙兩個事務(wù)的操作序列的調(diào)度是隨機(jī)的 ? 若按上面的調(diào)度序列執(zhí)行 ， 甲事務(wù)的修改就被丟失 。 因為第 4步中乙事務(wù)修改 A并寫回后覆蓋了甲事務(wù)的修改 并發(fā)控制概述（續(xù)） ?并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性 – 丟失修改 （ lost update） – 不可重復(fù)讀 （ nonrepeatable read） – 讀 “ 臟 ” 數(shù)據(jù) （ dirty read） 1. 丟失修改 ? 事務(wù) 1與事務(wù) 2從數(shù)據(jù)庫中讀入同一數(shù)據(jù)并修改 ? 事務(wù) 2的提交結(jié)果破壞了事務(wù) 1提交的結(jié)果 ? 導(dǎo)致事務(wù) 1的修改被丟失 。 圖 三種數(shù)據(jù)不一致性 T1 T2 ① 讀 A=16 ② ③ A←A1 寫回 A=15 ④ 讀 A=16 A←A1 寫回 A=15 (a) 丟失修改 2. 不可重復(fù)讀 ?事務(wù) 1讀取數(shù)據(jù) ?之后 ， 事務(wù) 2執(zhí)行更新操作 ?從而使事務(wù) 1無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果 。 圖 三種數(shù)據(jù)不一致性 (續(xù) ) 讀 B=100 B←B*2 寫回 B=200 ① 讀 A=50 讀 B=100 求和 =150 ② ③ 讀 A=50 讀 B=200 求和 =250 (驗算不對 ) T2 T1 (b) 不可重復(fù)讀 不可重復(fù)讀（續(xù)） ?三類不可重復(fù)讀 – 1. 讀 更新 ? 事務(wù) 1讀取某一數(shù)據(jù) ? 事務(wù) 2對其做了修改 ? 當(dāng)事務(wù) 1再次讀該數(shù)據(jù)時 ， 得到與前一次不同的值 。 不可重復(fù)讀（續(xù)） ?三類不可重復(fù)讀 – 2. 讀 刪除 ? 事務(wù) 1按一定條件從數(shù)據(jù)庫中讀取某些數(shù)據(jù)記錄 ? 事務(wù) 2刪除了其中部分記錄 ? 當(dāng)事務(wù) 1再次按相同條件讀取數(shù)據(jù)時 ， 發(fā)現(xiàn)某些記錄神密地消失了 。 不可重復(fù)讀（續(xù)） ? 三類不可重復(fù)讀 (續(xù) ) – 3. 讀 插入 ? 事務(wù) 1按一定條件從數(shù)據(jù)庫中讀取某些數(shù)據(jù)記錄 ? 事務(wù) 2插入了一些記錄 ? 當(dāng)事務(wù) 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 。 后兩種不可重復(fù)讀有時也稱為幻行現(xiàn)象 3. 讀“臟”數(shù)據(jù) ? 事務(wù) 1修改某一數(shù)據(jù) ， 并將其寫回磁盤 ? 事務(wù) 2讀取同一數(shù)據(jù) ? 之后 ， 事務(wù) 1由于某種原因被撤消 ， 這時事務(wù) 1已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值 ? 事務(wù) 2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致 ，是不正確的數(shù)據(jù) ， 又稱為 “ 臟 ” 數(shù)據(jù) 。 圖 三種數(shù)據(jù)不一致性 (續(xù) ) 讀 C=200 ① 讀 C=100 C←C*2 寫回 C ② ③ ROLLBACK C恢復(fù)為 100 T2 T1 (c) 讀“臟”數(shù)據(jù) 并發(fā)控制 并發(fā)控制概述 并發(fā)操作的調(diào)度 封鎖 死鎖和活鎖 Oracle的并發(fā)控制 并發(fā)操作的調(diào)度 ? 計算機(jī)系統(tǒng)對并行事務(wù)中并行操作的調(diào)度是的隨機(jī)的，而不同的調(diào)度可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果。 ? 將所有事務(wù)串行起來的調(diào)度策略一定是正確的調(diào)度策略。 – 如果一個事務(wù)運行過程中沒有其他事務(wù)在同時運行，也就是說它沒有受到其他事務(wù)的干擾，那么就可以認(rèn)為該事務(wù)的運行結(jié)果是正常的或者預(yù)想的 并發(fā)操作的調(diào)度（續(xù)） ? 以不同的順序串行執(zhí)行事務(wù)也有可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果，但由于不會將數(shù)據(jù)庫置于不一致狀態(tài)，所以都可以認(rèn)為是正確的。 ? 幾個事務(wù)的并行執(zhí)行是正確的， 當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時的結(jié)果相同。這種并行調(diào)度策略稱為可串行化（ Serializable）的調(diào)度。 并發(fā)操作的調(diào)度（續(xù)） ?可串行性是并行事務(wù)正確性的唯一準(zhǔn)則 例：現(xiàn)在有兩個事務(wù)，分別包含下列操作： 事務(wù) 1：讀 B； A=B+1；寫回 A； 事務(wù) 2：讀 A； B=A+1；寫回 B； 假設(shè) A的初值為 2， B的初值為 2。 并發(fā)操作的調(diào)度（續(xù)） –對這兩個事務(wù)的不同調(diào)度策略 ? 串行執(zhí)行 –串行調(diào)度策略 1 –串行調(diào)度策略 2 ? 交錯執(zhí)行 – 不可串行化的調(diào)度 – 可串行化的調(diào)度 (a) 串行調(diào)度策略，正確的調(diào)度 讀 B＝ 2 A B＋ 1 寫回 A＝ 3 讀 A＝ 3 B A＋ 1 寫回 B＝ 4 T1 T2 (b) 串行調(diào)度策略，正確的調(diào)度 讀 B＝ 11 A B＋ 1 寫回 A＝ 12 讀 A＝ 10 B A＋ 1 寫回 B＝ 11 T1 T2 (c) 不可串行化的調(diào)度 讀 B＝ 2 A B＋ 1 寫回 A＝ 3 讀 A＝ 10 B A＋ 1 寫回 B＝ 11 T1 T2 (c) 不可串行化的調(diào)度 (續(xù) ) – 由于其執(zhí)行結(jié)果與 (a)、 (b)的結(jié)果都不同，所以是錯誤的調(diào)度。 (d) 可串行化的調(diào)度 讀 B＝ 2 A B＋ 1 寫回 A＝ 3 等待 等待 等待 讀 A＝ 3 B A＋ 1 寫回 B＝ 4 T1 T2 (d) 可串行化的調(diào)度（續(xù)） ? 由于其執(zhí)行結(jié)果與串行調(diào)度（ a）的執(zhí)行結(jié)果相同，所以是正確的調(diào)度。 并發(fā)操作的調(diào)度（續(xù)） ? 為了保證并行操作的正確性， DBMS的并行控制機(jī)制必須提供一定的手段來保證調(diào)度是可串行化的。 ? 從理論上講，在某一事務(wù)執(zhí)行時禁止其他事務(wù)執(zhí)行的調(diào)度策略一定是可串行化的調(diào)度，這也是最簡單的調(diào)度策略，但這種方法實際上是不可行的，因為它使用戶不能充分共享數(shù)據(jù)庫資源。 并發(fā)操作的調(diào)度（續(xù)） ?保證并發(fā)操作調(diào)度正確性的方法 – 封鎖方法： 兩段鎖 （ TwoPhase Locking，簡稱 2PL） 協(xié)議 – 時標(biāo)方法 – 樂觀方法 并發(fā)控制 并發(fā)控制概述 并發(fā)操作的調(diào)度 封鎖 死鎖和活鎖 Oracle的并發(fā)控制 封鎖 ? 封鎖就是事務(wù) T在對某個數(shù)據(jù)對象（例如表、記錄等）操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù) T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù) T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。 ? 封鎖是實現(xiàn)并發(fā)控制的一個非常重要的技術(shù) 封鎖 ? 封鎖類型 ? 封鎖粒度 ? 封鎖協(xié)議 封鎖 ? 封鎖類型 ? 封鎖粒度 ? 封鎖協(xié)議 封鎖類型 ? DBMS通常提供了多種類型的封鎖。一個事務(wù)對某個數(shù)據(jù)對象加鎖后究竟擁有什么樣的控制是由封鎖的類型決定的。 ? 基本封鎖類型 – 排它鎖（ eXclusive lock，簡記為 X鎖） – 共享鎖（ Share lock，簡記為 S鎖） 封鎖類型（續(xù)） ? 排它鎖 – 排它鎖又稱為寫鎖。 – 若事務(wù) T對數(shù)據(jù)對象 A加上 X鎖，則只允許 T讀取和修改 A，其它任何事務(wù)都不能再對 A加任何類型的鎖，直到 T釋放 A上的鎖。 封鎖類型（續(xù)） ? 共享鎖 – 共享鎖又稱為讀鎖。 – 若事務(wù) T對數(shù)據(jù)對象 A加上 S鎖，則其它事務(wù)只能再對 A加 S鎖，而不能加 X鎖，直到 T釋放 A上的 S鎖。 封鎖類型（續(xù)） Y=Yes，相容的請求 N=No，不相容的請求 T1 T2 X S X N N Y S N Y Y Y Y Y 封鎖 ? 封鎖類型 ? 封鎖粒度 ? 封鎖協(xié)議 封鎖粒度 ? X鎖和 S鎖都是加在某一個數(shù)據(jù)對象上的。 ? 封鎖的對象可以是邏輯單元，也可以是物理單元。 例：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，封鎖對象可以是： – 邏輯單元 : 屬性值、屬性值集合、元組、關(guān)系、索引項、整個索引、整個數(shù)據(jù)庫等 – 物理單元：頁（數(shù)據(jù)頁或索引頁）、塊等 封鎖粒度（續(xù)） ? 封鎖對象可以很大也可以很小 例： 對整個數(shù)據(jù)庫加鎖 對某個屬性值加鎖 ? 封鎖對象的大小稱為封鎖的粒度 (Granularity) 封鎖粒度（續(xù)） ? 封鎖粒度與系統(tǒng)的并發(fā)度和并發(fā)控制的開銷密切相關(guān)。 – 封鎖的粒度越大，系統(tǒng)中能夠被封鎖的對象就越少，并發(fā)度也就越小，但同時系統(tǒng)開銷也越??； – 封鎖的粒度越小，并發(fā)度越高，但系統(tǒng)開銷也就越大。 ? 選擇封鎖粒度時必須同時考慮封鎖機(jī)構(gòu)和并發(fā)度兩個因素，對系統(tǒng)開銷與并發(fā)度進(jìn)行權(quán)衡，以求得最優(yōu)的效果。 封鎖粒度（續(xù)） ?一般原則 – 需要處理大量元組的用戶事務(wù)：以關(guān)系為封鎖單元； – 需要處理多個關(guān)系的大量元組的用戶事務(wù)：以數(shù)據(jù)庫為封鎖單位； – 只處理少量元組的用戶事務(wù)：以元組為封鎖單位 封鎖 ? 封鎖類型 ? 封鎖粒度 ? 封鎖協(xié)議 封鎖協(xié)議 ?什么是封鎖協(xié)議 – 在運用 X鎖和 S鎖對數(shù)據(jù)對象加鎖時，需要約定一些規(guī)則，這些規(guī)則為封鎖協(xié)議（ Locking Protocol）。 ? 何時申請 X鎖或 S鎖 ? 持鎖時間 ? 何時釋放 – 對封鎖方式規(guī)定不同的規(guī)則，就形成了各種不同的封鎖協(xié)議，它們分別在不同的程度上為并發(fā)操作的正確調(diào)度提供一定的保證。 封鎖協(xié)議 （續(xù)） ?一、保證數(shù)據(jù)一致性的封鎖協(xié)議 ?二、保證并行調(diào)度可串行性的封鎖協(xié)議 ——兩段鎖協(xié)議 一、保證數(shù)據(jù)一致性的封鎖協(xié)議 ——三級封鎖協(xié)議 三級封鎖協(xié)議 – 1級封鎖協(xié)議 – 2級封鎖協(xié)議 – 3級封鎖協(xié)議 1級封鎖協(xié)議 ? 1級封鎖協(xié)議 – 事務(wù) T在修改數(shù)據(jù) R之前必須先對其加 X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。 ? 正常結(jié)束 （ COMMIT） ? 非正常結(jié)束 （ ROLLBACK） ? 1級封鎖協(xié)議可防止丟失修改，并保證事務(wù) T是可恢復(fù)的。 ? 在 1級封鎖協(xié)議中，如果僅僅是讀數(shù)據(jù)不對其進(jìn)行修改，是不需要加鎖的，所以它不能保證可重復(fù)讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)。 圖 用封鎖機(jī)制解決三種數(shù)據(jù)不一致性示例 T1 T2 ① Xlock A 獲得 ② 讀 A=16 ③ A←A1 寫回 A=15 Commit Unlock A ④ ⑤ Xlock A 等待 等待 等待 等待 獲得 Xl