【正文】 對每個REDO 事務重新執(zhí)行日志文件登記的操作。即將日志記錄中“更新后的值”Afte , Image ）寫入數(shù)據(jù)庫。介質故障的恢復：介質故障是最嚴重的一種故障?；謴头椒ㄊ侵匮b數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務。具體過程是：( 1 ) DBA 裝入最新的數(shù)據(jù)庫后備副本（離故障發(fā)生時刻最近的轉儲副本）, 使數(shù)據(jù)庫恢復到轉儲時的一致性狀態(tài)；( 2 ) DBA 裝入轉儲結束時刻的日志文件副本；( 3 ) DBA 啟動系統(tǒng)恢復命令，由DBMS 完成恢復功能，即重做已完成的事務。10 ．什么是檢查點記錄？檢查點記錄包括哪些內容？答：檢查點記錄是一類新的日志記錄。它的內容包括：① 建立檢查點時刻所有正在執(zhí)行的事務清單② 這些事務的最近一個日志記錄的地址。11 ．具有檢查點的恢復技術有什么優(yōu)點？試舉一個具體的例子加以說明。答答：利用日志技術進行數(shù)據(jù)庫恢復時，恢復子系統(tǒng)必須搜索日志，確定哪些事務需要REDO ，哪些事務需要uNDO 。一般來說，需要檢查所有日志記錄。這樣做有兩個問題：一是搜索整個日志將耗費大量的時間；二是很多需要REDO 處理的事務實際上已經(jīng)將它們的更新操作結果寫到數(shù)據(jù)庫中了，恢復子系統(tǒng)又重新執(zhí)行了這些操作，浪費了大量時間。檢查點技術就是為了解決這些問題。在采用檢查點技術之前，恢復時需要從頭掃描日志文件，而利用檢查點技術只需要從T 。開始掃描日志，這就縮短了掃描日志的時間。事務Tl 的更新操作實際上已經(jīng)寫到數(shù)據(jù)庫中了，進行恢復時沒有必要再REDO 處理，采用檢查點技術做到了這一點。12 ．試述使用檢查點方法進行恢復的步驟。答：（1）從重新開始文件（見第11 題的圖）中找到最后一個檢查點記錄在日志文件中的地址，由該地址在日志文件中找到最后一個檢查點記錄。（2）由該檢查點記錄得到檢查點建立時刻所有正在執(zhí)行的事務清單ACTIVE 一LIST 。這里建立兩個事務隊列：1 ) UNDO 一LIST ：需要執(zhí)行undo 操作的事務集合；2 ) REDO 一LIST ：需要執(zhí)行redo 操作的事務集合。把ACTIVE 一LIST 暫時放入UNDO 一LIST 隊列，REDO 隊列暫為空。3 ）從檢查點開始正向掃描日志文件：① 如有新開始的事務T * ，把T ＊暫時放入uNDO 一LlsT 隊列；② 如有提交的事務毛，把毛從UNDO 一LIST 隊列移到REDO 一LIST 隊列，直到日志文件結束；4 ）對UNDO 一LIST 中的每個事務執(zhí)行UNDO 操作，對REDO 一LIST 中的每個事務執(zhí)行REDO 操作。13 ．什么是數(shù)據(jù)庫鏡像？它有什么用途？答：數(shù)據(jù)庫鏡像即根據(jù)DBA 的要求，自動把整個數(shù)據(jù)庫或者其中的部分關鍵數(shù)據(jù)復制到另一個磁盤上。每當主數(shù)據(jù)庫更新時，DBMS 自動把更新后的數(shù)據(jù)復制過去，即DBMS 自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。數(shù)據(jù)庫鏡像的用途有：一是用于數(shù)據(jù)庫恢復。當出現(xiàn)介質故障時，可由鏡像磁盤繼續(xù)提供使用，同時DBMS 自動利用鏡像磁盤數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫的恢復，不需要關閉系統(tǒng)和重裝數(shù)據(jù)庫副本。二是提高數(shù)據(jù)庫的可用性。在沒有出現(xiàn)故障時，當一個用戶對某個數(shù)據(jù)加排它鎖進行修改時，其他用戶可以讀鏡像數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)，而不必等待該用戶釋放鎖。第11章 并發(fā)控制1． 在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制？答：數(shù)據(jù)庫是共享資源，通常有許多個事務同時在運行。當多個事務并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時就會產(chǎn)生同時讀取和／或修改同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā)操作不加控制就可能會存取和存儲不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機制。2 ．并發(fā)操作可能會產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致？用什么方法能避免各種不一致的情況？答：并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復讀和讀“臟’夕數(shù)據(jù)。 ( l ）丟失修改（lost update ) 兩個事務 Tl 和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結果破壞了（覆蓋了） Tl 提交的結果，導致 Tl 的修改被丟失。 ( 2 ）不可重復讀（ Non 一 Repeatable Read ) 不可重復讀是指事務 Tl 讀取數(shù)據(jù)后，事務幾執(zhí)行更新操作，使 Tl 無法再現(xiàn)前一次讀取結果。( 3 ）讀“臟”數(shù)據(jù)（ Dirty Read ) 讀“臟’夕數(shù)據(jù)是指事務 Tl 修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務幾讀取同一數(shù)據(jù)后， Tl 由于某種原因被撤銷，這時 Tl 已修改過的數(shù)據(jù)恢復原值，幾讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，則幾讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。避免不一致性的方法和技術就是并發(fā)控制。最常用的技術是封鎖技術。也可以用其他技術，例如在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用時間戳方法來進行并發(fā)控制。 3 ．什么是封鎖？基本的封鎖類型有幾種？試述它們的含義。答：封鎖就是事務 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 T 就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務 T 釋放它的鎖之前，其他的事務不能更新此數(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?；镜姆怄i類型有兩種：排它鎖（ Exclusive Locks ，簡稱 x 鎖）和共享鎖 ( Share Locks，簡稱 S 鎖）。排它鎖又稱為寫鎖。若事務 T 對數(shù)據(jù)對象 A 加上 X 鎖，則只允許 T 讀取和修改 A ，其他任何事務都不能再對 A 加任何類型的鎖，直到 T 釋放 A 上的鎖。這就保證了其他事務在 T 釋放 A 上的鎖之前不能再讀取和修改 A 。共享鎖又稱為讀鎖。若事務 T 對數(shù)據(jù)對象 A 加上 S 鎖，則事務 T 可以讀 A但不能修改 A ，其他事務只能再對 A 加 S 鎖，而不能加 X 鎖，直到 T 釋放 A 上的 S 鎖。這就保證了其他事務可以讀 A ，但在 T 釋放 A 上的 S 鎖之前不能對 A 做任何修改。4 ．如何用封鎖機制保證數(shù)據(jù)的一致性？答： DBMS 在對數(shù)據(jù)進行讀、寫操作之前首先對該數(shù)據(jù)執(zhí)行封鎖操作，例如下圖中事務 Tl 在對 A 進行修改之前先對 A 執(zhí)行 xock ( A ) ，即對 A 加 x 鎖。這樣，當幾請求對 A 加 x 鎖時就被拒絕，幾只能等待 Tl 釋放 A 上的鎖后才能獲得對 A 的 x 鎖，這時它讀到的 A 是 Tl 更新后的值，再按此新的 A 值進行運算。這樣就不會丟失 Tl 的更新。DBMS 按照一定的封鎖協(xié)議，對并發(fā)操作進行控制，使得多個并發(fā)操作有序地執(zhí)行，就可以避免丟失修改、不可重復讀和讀“臟’夕數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)不一致性。5 ．什么是活鎖？什么是死鎖？答：如果事務 Tl 封鎖了數(shù)據(jù) R ，事務幾又請求封鎖 R ，于是幾等待。幾也請求封鎖 R ，當 Tl 釋放了 R 上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準了幾的請求，幾仍然等待。然后幾又請求封鎖 R ，當幾釋放了 R 上的封鎖之后系統(tǒng)又批準了幾的請求 … … 幾有可能永遠等待，這就是活鎖的情形。活鎖的含義是該等待事務等待時間太長，似乎被鎖住了，實際上可能被激活。如果事務 Tl 封鎖了數(shù)據(jù) Rl ，幾封鎖了數(shù)據(jù)凡，然后 Tl 又請求封鎖幾，因幾已封鎖了幾，于是 Tl 等待幾釋放幾上的鎖。接著幾又申請封鎖 Rl ，因 Tl 已封鎖了 Rl ，幾也只能等待 Tl 釋放 Rl 上的鎖。這樣就出現(xiàn)了 Tl 在等待幾，而幾又在等待 T ｝的局面， T ｝和幾兩個事務永遠不能結束，形成死鎖。6 ．試述活鎖的產(chǎn)生原因和解決方法。答：活鎖產(chǎn)生的原因：當一系列封鎖不能按照其先后順序執(zhí)行時，就可能導致一些事務無限期等待某個封鎖，從而導致活鎖。避免活鎖的簡單方法是采用先來先服務的策略。當多個事務請求封鎖同一數(shù)據(jù)對象時，封鎖子系統(tǒng)按請求封鎖的先后次序對事務排隊，數(shù)據(jù)對象上的鎖一旦釋放就批準申請隊列中第一個事務獲得鎖。11 ．請給出檢測死鎖發(fā)生的一種方法，當發(fā)生死鎖后如何解除死鎖？答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般采用允許死鎖發(fā)生， DBMS 檢測到死鎖后加以解除的方法。 DBMS 中診斷死鎖的方法與操作系統(tǒng)類似，一般使用超時法或事務等待圖法。超時法是：如果一個事務的等待時間超過了規(guī)定的時限，就認為發(fā)生了死鎖。超時法實現(xiàn)簡單，但有可能誤判死鎖，事務因其他原因長時間等待超過時限時，系統(tǒng)會誤認為發(fā)生了死鎖。若時限設置得太長，又不能及時發(fā)現(xiàn)死鎖發(fā)生。 DBMS 并發(fā)控制子系統(tǒng)檢測到死鎖后，就要設法解除。通常采用的方法是選擇一個處理死鎖代價最小的事務，將其撤消，釋放此事務持有的所有鎖，使其他事務得以繼續(xù)運行下去。當然，對撤銷的事務所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復。12 ．什么樣的并發(fā)調度是正確的調度？答：可串行化（ Serializable ）的調度是正確的調度。可串行化的調度的定義：多個事務的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當且僅當其結果與按某一次序串行執(zhí)行它們時的結果相同，稱這種調度策略為可串行化的調度。 9 ．設 Tl ，幾，幾是如下的 3 個事務： Tl ：A : = A + 2 。 T2：A : = A * 2 。 T3：A : = A **2 。 ( A A*A）設 A 的初值為 0 。 ( l ）若這 3 個事務允許并行執(zhí)行，則有多少可能的正確結果，請一一列舉出來。答 ：A 的最終結果可能有 2 、 4 、 8 、 16 。因為串行執(zhí)行次序有 Tl T2T Tl T3TT2T1TT2T3Tl 、T3T1TT3T2 Tl 。對應的執(zhí)行結果是 16 、 8 4 2 4 2 。 ( 2 ）請給出一個可串行化的調度，并給出執(zhí)行結果答： 最后結果 A 為 16 ，是可串行化的調度。 ( 3 ）請給出一個非串行化的調度，并給出執(zhí)行結果。答： 最后結果 A 為 0 ，為非串行化的調度。 ( 4 ）若這 3 個事務都遵守兩段鎖協(xié)議，請給出一個不產(chǎn)生死鎖的可串行化調度。答： ( 5 ）若這 3 個事務都遵守兩段鎖協(xié)議，請給出一個產(chǎn)生死鎖的調度。答： 11．試證明，若并發(fā)事務遵守兩段鎖協(xié)議，則對這些事務的并發(fā)調度是可串行化的。證明：首先以兩個并發(fā)事務 Tl 和T2為例，存在多個并發(fā)事務的情形可以類推。根據(jù)可串行化定義可知，事務不可串行化只可能發(fā)生在下列兩種情況：( l ）事務 Tl 寫某個數(shù)據(jù)對象 A ，T2讀或寫 A 。 ( 2 ）事務 Tl 讀或寫某個數(shù)據(jù)對象 A ，T2寫 A 。下面稱 A 為潛在沖突對象。設 Tl 和T2訪問的潛在沖突的公共對象為{A1，A2 … ， An ｝。不失一般性，假設這組潛在沖突對象中 X ＝(A 1 , A2 ， … ， Ai ｝均符合情況 1 。 Y ＝{A i + 1 ， … ， An ｝符合所情況（ 2 ）。 VX ∈ x , Tl 需要 XlockX ① T2 需要 Slockx 或 Xlockx ②1 ）如果操作 ① 先執(zhí)行，則 Tl 獲得鎖，T2等待由于遵守兩段鎖協(xié)議， Tl 在成功獲得 x 和 Y 中全部對象及非潛在沖突對象的鎖后，才會釋放鎖。這時如果存在 w ∈ x 或 Y ，T2已獲得 w 的鎖，則出現(xiàn)死鎖；否則， Tl 在對 x 、 Y 中對象全部處理完畢后，T2才能執(zhí)行。這相當于按 Tl 、T2的順序串行執(zhí)行，根據(jù)可串行化定義， Tl 和幾的調度是可串行化的。 2 ）操作 ② 先執(zhí)行的情況與（ l ）對稱因此，若并發(fā)事務遵守兩段鎖協(xié)議，在不發(fā)生死鎖的情況下，對這些事務的并發(fā)調度一定是可串行化的。證畢。 12 ．舉例說明，對并發(fā)事務的一個調度是可串行化的，而這些并發(fā)事務不一定遵守兩段鎖協(xié)議。答：13 ．為什么要引進意向鎖？意向鎖的含義是什么？答：引進意向鎖是為了提高封鎖子系統(tǒng)的效率。該封鎖子系統(tǒng)支持多種封鎖粒度。原因是：在多粒度封鎖方法中一個數(shù)據(jù)對象可能以兩種方式加鎖 ― 顯式封鎖和隱式封鎖。因此系統(tǒng)在對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時不僅要檢查該數(shù)據(jù)對象上有無（顯式和隱式）封鎖與之沖突，還要檢查其所有上級結點和所有下級結點，看申請的封鎖是否與這些結點上的（顯式和隱式）封鎖沖突，顯然，這樣的檢查方法效率很低。為此引進了意向鎖。意向鎖的含義是：對任一結點加鎖時，必須先對它的上層結點加意向鎖。例如事務 T 要對某個元組加 X 鎖，則首先要對關系和數(shù)據(jù)庫加 ix 鎖。換言之，對關系和數(shù)據(jù)庫加 ix 鎖，表示它的后裔結點 ― 某個元組擬（意向）加 X 鎖。引進意向鎖后，系統(tǒng)對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時不必逐個檢查與下一級結點的封鎖沖突了。例如，事務 T 要對關系 R 加 X 鎖時，系統(tǒng)只要檢查根結點數(shù)據(jù)庫和 R 本身是否已加了不相容的鎖（如發(fā)現(xiàn)已經(jīng)加了 ix ，則與 X 沖突），而不再需要搜索和檢查 R 中的每一個元組是否加了 X 鎖或 S 鎖。 14 ．試述常用的意向鎖： IS 鎖、 ix 鎖、 SIX 鎖，給出這些鎖的相容矩陣。答： IS鎖：如果對一個數(shù)據(jù)對象加 IS 鎖，表示它的后裔結點擬（意向）加 S 鎖。例如，要對某個元組加 S 鎖，則要首先對關系和數(shù)據(jù)庫加 IS 鎖 IX 鎖：如果對一個數(shù)據(jù)對象加 ix 鎖，表示它的后裔結點擬（意向功口 X 鎖。例如，要對某個元組加 X 鎖，則要首先對關系和數(shù)據(jù)庫加 ix 鎖。 SIX 鎖：如果對一個數(shù)據(jù)對象加 SIX 鎖，表示對它加 S 鎖，再加 IX 鎖，即 SIX = S + IX 。相容矩陣：15 ．理解并解釋下列術語的含義：封鎖、活鎖、死鎖、排它鎖、共享鎖、并發(fā)事務的調度、可串行化的調度、兩段鎖協(xié)議。答：（略，已經(jīng)在上面有關習題中解答）16 ．試述你了解的某一個實際的 DBMS 產(chǎn)品的并發(fā)控制機制。答：（略，參見簡單介紹了有關 Oracle 的并發(fā)控制機制。）