第5章系统实现技术PPT课件

第5章 系统实现技术
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本章重要概念(1)
（1）事务的定义，COMMIT和ROLLBACK的 语 义 ， 事 务 的 ACID 性 质 ， 事 务 的 状 态 变迁图。
（2）存储器类型，稳定存储器的实现，数据传 送过程。
（3）恢复的定义、基本原则和实现方法， 故障的类型，检查点技术，REDO和 UNDO操作，运行记录优先原则。
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本章重要概念(2)
（4）并发操作带来的三个问题，X锁、S锁、使 用X锁和S锁的操作，封锁协议，活锁、饿死和 死锁，并发调度、串行调度、并发调度的可串行 化，SQL中事务的存取模式和隔离级别，基于时 标的并发控制。
（5）完整性的定义，完整性子系统的功能，完 整性规则的组成。SQL中的三大类完整性约束， SQL3中的触发器技术。
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5.1.1 事务的定义(2)
例5.1 设银行数据库 组织成如下事务：
中有一转账事务T，从 T： BEGIN RANSACTION；
账号A转一笔款子（$50） 到账号B，其操作如下：
read（A）；
T：read（A）；
A:=A-50；
A:=A–50；
write（A）；
write（A）；
if(A＜0)ROLLBACK；
（6）安全性的定义、级别，权限，SQL中的 安全性机制，几种常用的安全性措施，自然环境 的安全性。
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第5章 系统实现技术
5.1 事务 5.2 数据库的恢复 5.3 数据库的并发控制 5.4 数据库的完整性 5.5 数据库的安全性 5.6 小结
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5.1 事务
5.1.1 事务的定义 5.1.2 事务的ACID性质 5.1.3 事务的状态变迁图
output(A)
事务 A=A-100 B=B+100
output(B)
断电或其 他故障
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5.2.2恢复的基本原则和实现方法
基本原则 ：“冗余”，即数据库重复存储。 具体实现方法
平时做好两件事：转储和建立日志
周期地（比如一天一次）对整个数据库进行拷贝，转储 到另一个磁盘或磁带一类存储介质中。
块的操作
input（A）：把物理 块A的内容传送到内 存的缓冲块中。
Output（B）：把缓 冲块B的内容传送到 磁盘中恰当的物理块 中
input(A)
A
output(B)
B
B
内存
磁盘
图5.2 块操作
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事务
5.2.1
存储器结构(3)
包含x的块 Bx存在， read(X)
xi
包含x的块 Bx存在， input(B)
建立日志数据库。记录事务的开始、结束及数据每一次 插入、删除和修改前后的值，并写到“日志”库中。
一旦发生数据库故障，分两种情况进行处理
如果数据库已被破坏，则装入last数据库备份，再利用 日志库将这两个数据库状态之间的所有更新重新做一遍。
如果数据库未被破坏，但某些数据不可靠，则撤消所有 不可靠的修改，把数据库恢复到正确的状态。
内存、cache存储器 非易失性存储器（nonvolatile storage）
磁盘和磁带 稳定存储器（stable storage）
这是一个理论上的概念。存储在稳定存储器中 的信息是决不会丢失的。
2.稳定存储器的实现 数据备份 数据银行
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5.2.1 存储器结构(2)
3. 数据访问
块、物理块和缓冲块
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5.2.3 故障类型和恢复方法(1)
1.事务故障 可以预期的事务故障，如存款余额透支等 非预期事务故障，如运算溢出、数据错误、 死锁等 2.系统故障：硬件故障、软件错误或掉电等 重新启动时，具体处理分两种情况考虑。 对未完成事务作UNDO处理； 对已提交事务但更新还留在缓冲区的事务 进行REDO处理。
隔离性(Isolation):在多个事务并发执行 时，系统应保证与这些事务先后单独执行 时的结果一样。
持久性(Durability):一个事务一旦完成全 部操作后，它对数据库的所有更新应永久 地反映在数据库中。
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5.1.3 事务的状态变迁图
READ/W交状态
失败状态
异常中止状态
图5.1 事务的状态变迁图
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5.2 数据库的恢复
5.2.1 存储器结构 5.2.2 恢复的基本原则和实现方法 5.2.3 故障类型和恢复方法 5.2.4 检查点技术 5.2.5 SQL对事务的支持
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5.2.1 存储器结构(1)
1.存储器类型 易失性存储器（volatile storage）
COMMIT语句表示事务执行成功地结束（提交），此 时告诉系统，数据库要进入一个新的正确状态，该事 务对数据库的所有更新都已交付实施（写入磁盘）。
ROLLBACK语句表示事务执行不成功地结束（应该 “回退”），此时告诉系统，已发生错误，数据库可 能处在不正确的状态，该事务对数据库的所有更新必 须被撤消，数据库应恢复该事务到初始状态。
磁盘
请求
开
read(X)
始
write(X) X
分配 事务工作区
系统
扫描内存
磁盘缓冲区
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5.2.1 存储器结构(4)
4. 恢复和原子性的联系
假设没有事 务的原子性， 那么重新启 动事务时， 要么A因为 再执行一遍 而为1800， 要么B因从 未执行而保
持原值。
银行转账系统 A=2000 B=1000
read（B）；
else {read（B）；
B:=B + 50；
B:=B+50；
write（B）.
write（B）；
COMMIT；}
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5.1.1 事务的定义(3)
对数据库的访问是建立在读和写两个操作的 基础上的：
read（X）：把数据X，从磁盘的数据库中读到 内存的缓冲区中。
write（X）：把数据X，从内存缓冲区中写回 磁盘的数据库。
在系统运行时，write操作未必导致数据立即 写回磁盘，很可能先暂存在内存缓冲区中，稍 后再写回磁盘。这件事情是DBMS实现时必须注 意的问题。
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5.1.2 事务的ACID性质
性质
原子性(Atomicity):事务是一个不可分割 的工作单元。
一致性(Consistency):即数据不会应事务 的执行而遭受破坏。
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5.1.1 事务的定义(1)
定义5.1 事务（transaction）是构成单一逻辑工 作单元的操作集合，要么完整地执行，要么完全不执 行。不论发生何种情况，DBS必须保证事务能正确、 完整地执行。
在程序中，事务以BEGIN TRANSACTION语句开始， 以COMMIT语句或ROLLBACK语句结束。