【正文】 ）。答：（略，已經(jīng)在上面有關(guān)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。 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 。例如，要對某個元組加 S 鎖，則要首先對關(guān)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(jié)點擬（意向功口 X 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。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(jié)點的封鎖沖突了。例如事務(wù) T 要對某個元組加 X 鎖，則首先要對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加 ix 鎖。為此引進了意向鎖。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。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。證畢。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(diào)度是可串行化的。 VX ∈ x , Tl 需要 XlockX ① T2 需要 Slockx 或 Xlockx ② 1 ）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。不失一般性，假設(shè)這組潛在沖突對象中 X ＝(A 1 , A2 ， … ， Ai ｝均符合情況 1 。下面稱 A 為潛在沖突對象。根據(jù)可串行化定義可知，事務(wù)不可串行化只可能發(fā)生在下列兩種情況： ( l ）事務(wù) Tl 寫某個數(shù)據(jù)對象 A ，T2讀或?qū)?A 。答： 11．試證明，若并發(fā)事務(wù)遵守兩段鎖協(xié)議，則對這些事務(wù)的并發(fā)調(diào)度是可串行化的。 ( 4 ）若這 3 個事務(wù)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(diào)度。 ( 3 ）請給出一個非串行化的調(diào)度，并給出執(zhí)行結(jié)果。 2 。 2 對應(yīng)的執(zhí)行結(jié)果是 16 、 8 答 ：A 的最終結(jié)果可能有 2 、 4 、 8 、 16 。 ( A A*A）設(shè) A 的初值為 0 。 T2：A : = A * 2 。可串行化的調(diào)度的定義：多個事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當且僅當其結(jié)果與按某一次序串行執(zhí)行它們時的結(jié)果相同，稱這種調(diào)度策略為可串行化的調(diào)度。當然，對撤銷的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復(fù)。 DBMS 并發(fā)控制子系統(tǒng)檢測到死鎖后，就要設(shè)法解除。超時法實現(xiàn)簡單，但有可能誤判死鎖，事務(wù)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。 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(wù)等待圖法。當多個事務(wù)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?qū)κ聞?wù)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(wù)獲得鎖。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(dǎo)致一些事務(wù)無限期等待某個封鎖，從而導(dǎo)致活鎖。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(wù)永遠不能結(jié)束，形成死鎖。如果事務(wù) 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。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。5 ．什么是活鎖？什么是死鎖？答：如果事務(wù) Tl 封鎖了數(shù)據(jù) R ，事務(wù)幾又請求封鎖 R ，于是幾等待。這樣就不會丟失 Tl 的更新。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(wù) Tl 在對 A 進行修改之前先對 A 執(zhí)行 xock ( A ) ，即對 A 加 x 鎖。若事務(wù) T 對數(shù)據(jù)對象 A 加上 S 鎖，則事務(wù) T 可以讀 A但不能修改 A ，其他事務(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。這就保證了其他事務(wù)在 T 釋放 A 上的鎖之前不能再讀取和修改 A 。排它鎖又稱為寫鎖。封鎖是實現(xiàn)并發(fā)控制的一個非常重要的技術(shù)。答：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。也可以用其他技術(shù)，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。避免不一致性的方法和技術(shù)就是并發(fā)控制。 ( 2 ）不可重復(fù)讀（ Non 一 Repeatable Read ) 不可重復(fù)讀是指事務(wù) Tl 讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)幾執(zhí)行更新操作，使 Tl 無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。 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(fù)讀和讀“臟’夕數(shù)據(jù)。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。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(wù)同時在運行。二是提高數(shù)據(jù)庫的可用性。數(shù)據(jù)庫鏡像的用途有：一是用于數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。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(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個磁盤上。把ACTIVE 一LIST 暫時放入UNDO 一LIST 隊列，REDO 隊列暫為空。（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(wù)清單ACTIVE 一LIST 。12 ．試述使用檢查點方法進行恢復(fù)的步驟。開始掃描日志，這就縮短了掃描日志的時間。檢查點技術(shù)就是為了解決這些問題。一般來說，需要檢查所有日志記錄。11 ．具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)有什么優(yōu)點？試舉一個具體的例子加以說明。10 ．什么是檢查點記錄？檢查點記錄包括哪些內(nèi)容？答：檢查點記錄是一類新的日志記錄。恢復(fù)方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已完成的事務(wù)。即將日志記錄中“更新后的值”Afte , Image ）寫入數(shù)據(jù)庫。( 3 ）對重做隊列中的各個事務(wù)進行REDO 處理。（2）對撤銷隊列中的各個事務(wù)進行UNDO 處理。因此恢復(fù)操作就是要撤銷（UNDO ）故障發(fā)生時未完成的事務(wù)，重做（REDO ）已完成的事務(wù)。（1）反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務(wù)的更新操作；（2）對該事務(wù)的更新操作執(zhí)行逆操作，即將日志記錄中“更新前的值”寫入數(shù)據(jù)庫；（3）繼續(xù)反向掃描日志文件，做同樣處理；（4）如此處理下去，直至讀到此事務(wù)的開始標記，該事務(wù)故障的恢復(fù)就完成了。9 ．針對不同的故障，試給出恢復(fù)的策略和方法。如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，在恢復(fù)時只不過是多執(zhí)行一次UNDO 操作，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性。有可能在這兩個操作之間發(fā)生故障，即這兩個寫操作只完成了一個。（2）設(shè)立日志文件的目的是：進行事務(wù)故障恢復(fù)；進行系統(tǒng)故障恢復(fù)；協(xié)助后備副本進行介質(zhì)故障恢復(fù)。但如果數(shù)據(jù)庫很大，事務(wù)處理又十分頻繁，則增量轉(zhuǎn)儲方式更實用更有效。增量轉(zhuǎn)儲則指每次只轉(zhuǎn)儲上一次轉(zhuǎn)儲后更新過的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)儲還可以分為海量轉(zhuǎn)儲和增量轉(zhuǎn)儲兩種方式。為此，必須把轉(zhuǎn)儲期間各事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的修改活動登記下來，建立日志文件( 109 file ）。但是，轉(zhuǎn)儲結(jié)束時后援副本上的數(shù)據(jù)并不能保證正確有效。動態(tài)轉(zhuǎn)儲：指轉(zhuǎn)儲期間允許對數(shù)據(jù)庫進行存取或修改。同樣，新的事務(wù)必須等待轉(zhuǎn)儲結(jié)束才能執(zhí)行。靜態(tài)轉(zhuǎn)儲：在系統(tǒng)中無運行事務(wù)時進行的轉(zhuǎn)儲操作，如上圖所示。所謂轉(zhuǎn)儲即DBA 定期地將數(shù)據(jù)庫復(fù)制到磁帶或另一個磁盤上保存起來的過程。6 ．數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲的意義是什么？試比較各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲方法。5 ．數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)有哪些？答：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲和登錄日志文件是數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的基本技術(shù)。4 ．數(shù)據(jù)庫運行中可能產(chǎn)生的故障有哪幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些故障破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能發(fā)生各種各樣的故障，大致可以分以下幾類：（1）事務(wù)內(nèi)部的故障；（2）系統(tǒng)故障；（3）介質(zhì)故障；（4）計算機病毒。3 ．數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？答：因為計算機系統(tǒng)中硬件的故障、軟件的錯誤、操作員的失誤以及惡意的破壞是不可避免的，這些故障輕則造成運行事務(wù)非正常中斷，影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，重則破壞數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫中全部或部分數(shù)據(jù)丟失，因此必須要有恢復(fù)子系統(tǒng)。則可以定義一個事務(wù)T , T 包括兩個操作；Ql = Ql 一Q , Q2= Q2 + Q。如果數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行中發(fā)生故障，有些事務(wù)尚未完成就被迫中斷，這些未完成事務(wù)對數(shù)據(jù)庫所做的修改有一部分已寫入物理數(shù)據(jù)庫，這時數(shù)據(jù)庫就處于一種不正確的狀態(tài)，或者說是不一致的狀態(tài)。2 ．為什么事務(wù)非正常結(jié)束時會影響數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性，請列舉一例說明之。持續(xù)性：持續(xù)性也稱永久性（Perfnanence ) ，指一個事務(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。隔離性：一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。原子性：事務(wù)是數(shù)據(jù)庫的邏輯工作單位，事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做。事務(wù)具有4 個特性：原子性（Atomicity ）、一致性（consistency ）、隔離性( Isolation ）和持續(xù)性（Durability ）。第10章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)1．試述事務(wù)的概念及事務(wù)的4 個特性。 ( 3 ）選擇低層的存取路徑。 ( 2 ）把語法樹轉(zhuǎn)換成標準（優(yōu)化）形式。4 ．試述查詢優(yōu)化的一般步驟。答：3 ．試述查詢優(yōu)化的一般準則。 此查詢要求信息系學生選修了的所有課程名稱。系統(tǒng)的自動優(yōu)化相當于使得所有人都擁有這些優(yōu)化技術(shù)。 ( 3 ）優(yōu)化器可以考慮數(shù)十甚至數(shù)百種不同的執(zhí)行計劃，從中選出較優(yōu)的一個，而程序員一般只能考慮有限的幾種可能性。 ( 2 ）如果數(shù)據(jù)庫的物理統(tǒng)計信息改變了，系統(tǒng)可以自動對查詢進行重新優(yōu)化以選擇相適應(yīng)的執(zhí)行計劃。可能性：這是因為： ( l ）優(yōu)化器可以從數(shù)據(jù)字典中獲取許多統(tǒng)計信息，例如關(guān)系中的元組數(shù)、關(guān)系中每個屬性值的分布情況、這些屬性上是否有索引、是什么索引（ B ＋樹索引還是 HASH 索引或惟一索引或組合索引）等。用戶只要提出“干什么”，不必指出“怎么干”。答：重要性：關(guān)系系統(tǒng)的查詢優(yōu)化既是 RDBMS 實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)又是關(guān)系系統(tǒng)的優(yōu)點所在。要求：給出 E 一 R 圖，再將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。對每本書存有：書號，書名，作者，出版社。答：關(guān)系模型為：作者（作者號，姓名，年齡，性別，電話，地址）出版社（出版社號，名稱，地址，聯(lián)系電話）出版（作者號，出版社號，書的數(shù)量）出版關(guān)系的主碼作者號，出版社號分別參照作者關(guān)系的主碼作者號和出版社關(guān)系的主碼出版社號。這就要進行數(shù)據(jù)庫重構(gòu)造。 DBMS 一般都提供用于數(shù)據(jù)重組織的實用程序。數(shù)據(jù)庫的再組織是不修改數(shù)據(jù)庫的模式和內(nèi)模式的。 17 ．什么是數(shù)據(jù)庫的再組織和重構(gòu)造？為什么要進行數(shù)據(jù)庫的再組織和重構(gòu)造？答：數(shù)據(jù)庫的再組織是指：按原設(shè)計要求重新安排存儲位置、回收垃圾、減少指針鏈等，以提高系統(tǒng)性能。保證輸入數(shù)據(jù)正確性的方法：為提高數(shù)據(jù)輸入工作的效率和質(zhì)量，應(yīng)該針對具體的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計一個數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)，由計算機來完成數(shù)據(jù)入庫的任務(wù)。因此這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織入庫的工作是相當費力費時的工作。數(shù)據(jù)量一般都很大，而且數(shù)據(jù)來源于部門中的各個不同的單位。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計步驟通常分為兩步： ( l ）確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲結(jié)構(gòu)； ( 2 ）對物理結(jié)構(gòu)進行評價，評價的重點是時間效率和空間效率。答：數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的 DBMS 。14 ．規(guī)范化理論對數(shù)據(jù)庫設(shè)計有什么指導(dǎo)意義？答：規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員判斷關(guān)系模式的優(yōu)劣提供了理論標準，可用以指導(dǎo)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化，用來預(yù)測模式可能出現(xiàn)的問題，為設(shè)計人員提供了自動產(chǎn)生各種模式的算法工具，使數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作有了嚴格的理論基礎(chǔ)。答：數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本 E 一 R 圖轉(zhuǎn)換為與選用的 DBMS 產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。無論采用哪種方式，每次集成局部 E 一 R 圖時都需要分兩步走： ( l ）合并，解決各分 E 一 R 圖之間的沖突，將各分 E 一 R 圖合并起來生成