学习情境5 数据库控制技术

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1、n任务二 事物的特性n事务具有4个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持续性（Durability），简称为ACID特性。子学习情境二 并发控制技术n任务一 并发操作带来的不一致性n并发操作带来的数据不一致问题包括3类：丢失修改（Lost Update）、读“脏”数据（Dirty Read）、不可重复读（Non-Repeatable Read）。n1丢失修改n假设在售票系统中有如下操作序列：n甲售票点（甲事务）读出某车次的剩余车票张数d，设d=50。n乙售票点（乙事务）读出同一车次的剩余车票张数d，同样为50。n甲售票点售出一张车

2、票，修改剩余车票张数dd-1，所以d为49，把d写回数据库。n乙售票点也卖出一张车票，修改剩余车票张数dd-1，所以d为49，把d写回数据库 。n3不可重复读n不可重复读是指甲事务读取数据后，乙事务执行更新操作，使甲无法再现前一次读取结果。具体地讲，不可重复读包括3种情况：n甲事务读取某一数据后，乙事务对其做了修改，当甲事务再次读该数据时，得到与前一次不同的值。n甲事务按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，乙事务删除了其中部分记录，当甲事务再次按相同条件读取数据时，发现某些记录神秘地消失了。n甲事务按一定条件从数据库中读取某些数据记录后，乙事务插入了一些记录，当甲事务再次按相同条件读取数据

3、时，发现多了一些记录。n任务二 基于封锁的并发控制技术n1三级封锁协议n（1）一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。n（2）二级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。n二级封锁协议除防止了丢失修改外，还可进一步防止读“脏”数据。n（3）三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。n2两段锁协议n所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。n（1）在对任何数据进行读、写操作之前，首先

4、要申请并获得对该数据的封锁。n（2）在释放一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他封锁。n“两段”锁的含义是，事务分为两个阶段。第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段。在这个阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。在这个阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但是不能再申请任何锁。n任务三 活锁和死锁n1活锁n如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待。T3也请求封锁R，当T1释放了R上的封锁之后系统首先批准了T3的请求，T2仍然等待。然后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁之后系统又批准了T4的请求T2

5、有可能永远等待，这就是活锁的情形 n2死锁n如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因T2已封锁了R2，于是T1等待T2释放R2上的锁。接着T2又申请封锁R1，因T1已封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1上的锁。这样就出现了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2两个事务永远不能结束，形成死锁 n（1）死锁的预防。n在数据库中，产生死锁的原因是两个或多个事务都已封锁了一些数据对象，然后又都请求对已为其他事务封锁的数据对象加锁，从而出现死等待。防止死锁的发生其实就是要破坏产生死锁的条件。预防死锁通常有两种方法：一次封锁法和顺序封锁法。n1）一次封锁法

6、。一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行 n2）顺序封锁法。顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序实行封锁。例如在表5-9中，可规定封锁的顺序为R1、R2，T1和T2都必须按这个顺序封锁，即T2也必须先封锁R1。当T2请求封锁R1时，由于T1已经封锁了R1，所以T2只能等待，等T1释放R1、R2上的锁后，T2继续执行。这样就不会发生死锁。n（2）死锁的诊断与解除。n数据库系统中诊断死锁一般使用超时法或事务等待图法。n1）超时法。如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁。超时法实现简单，但其不足之处也很明显。一是有可

7、能误判死锁，事务因为其他原因使等待时间超过时限，系统会误认为发生了死锁。二是时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现。n2）事务等待图法。事务等待图是一个有向图G=(T,U)。T为节点的集合，每个节点表示正在运行的事务；U为边的集合，每条边表示事务等待的情况。若T1等待T2，则T1和T2之间划一条有向边，从T1指向T2。事务等待图动态地反映了所有事务的等待情况。并发控制子系统周期性地检测事务等待图，如果发现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁。DBMS的并发控制子系统一旦检测到系统中存在死锁，就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有的锁，使其

8、他事务得以继续运行下去。当然，对撤消的事务所执行的数据修改操作必须加以恢复。子学习情境三 数据库恢复技术n任务一 数据库可能出现的故障种类n数据库可能出现的故障有以下几种：n（1）事务内部故障。n事务内部故障是指事务在运行过程中由于种种原因，如运算溢出、并发事务、发生死锁等，使事务未运行至终止点就中途夭折的情况。事务内部故障有的是可以通过事务本身发现的，有的是非预期的，不能由事务本身处理。事务故障可能使数据库处于不正确状态，恢复程序要在不影响其他事务运行的前提下强行回滚该事务，即撤消该事务已经做出的任何对数据库的修改，使数据库恢复到该事务未发生前的正确状态。n事务内部更多的故障是非预期的，是不

9、能由事务本身处理的。例如，运算溢出、多个并发执行的事务因发生“死锁”而被选中撤消该事务、违反了某些完整性限制等。n（2）系统故障。n系统故障是指在系统运行过程中造成系统停止运行的任何事件，使得系统需要重新启动。系统故障称为软故障，如一些特定的硬件错误，如CPU故障、操作系统故障、突然停电等。这类故障影响正在运行的所有事务，但不破坏数据库。发生系统故障时，主存内容尤其是数据库缓冲区（在内存）中的内容都将丢失，所有运行事务都被非正常终止。发生系统故障时，一些尚未完成的事务的结果可能已送入物理数据库，有些已完成的事务可能有一部分甚至全部留在缓冲区，尚未写回到物理存储设备中，从而造成数据库处于不正确的