第9章 数据库并发控制
数据库并发控制技术的使用教程
数据库并发控制技术的使用教程随着数字化时代的到来,数据已经成为各个行业中不可或缺的重要资源。
数据库作为数据的存储和管理工具,也成为了企业和组织中必不可少的基础设施之一。
然而,在多用户访问数据库的情况下,就会出现并发访问的问题。
为了确保数据的一致性和完整性,我们需要使用并发控制技术来管理数据库。
本文将介绍数据库并发控制的概念、常见的并发控制技术,并给出相应的使用教程。
一、数据库并发控制的概念数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库时,通过一定的机制来保证数据的一致性和完整性。
在并发访问中,可能会出现以下问题:1. 脏读(Dirty Read):一个事务读取了另一个事务未提交的数据。
2. 不可重复读(Non-repeatable Read):在同一个事务内,由于其他事务的更新,多次读取同一数据得到不同的结果。
3. 幻读(Phantom Read):在同一个事务内,由于其他事务的插入或删除操作,多次查询同一范围的数据得到不同的结果。
为解决以上问题,需要使用并发控制技术。
二、常见的并发控制技术1. 锁(Locking):锁是最常见的并发控制技术。
通过为正在处理的数据加锁,其他并发事务需要等待锁的释放才能继续操作。
锁可以分为排它锁(Exclusive Lock)和共享锁(Shared Lock)两种。
排它锁只允许一个事务占有锁,其他事务需要等待;共享锁允许多个事务同时占有锁,但不允许写操作。
根据应用场景的需求,可以选择适合的锁机制。
2. 事务隔离级别(Transaction Isolation Level):事务隔离级别指的是并发事务之间相互隔离的程度。
常见的事务隔离级别有读未提交(Read Uncommitted)、读已提交(Read Committed)、可重复读(Repeatable Read)和串行化(Serializable)。
不同的隔离级别对并发控制的方式和效果有所不同。
3. 时间戳(Timestamp):时间戳是为每个数据项分配的一个唯一时间标记,用于记录事务对数据的读写操作。
数据库并发控制的主要方法
数据库并发控制的主要方法数据库并发控制是指为了保证数据库系统的并发性能和稳定性,对数据库中的并发请求进行调度和管理的方法。
在分布式数据库中,并发控制尤为重要,因为分布式数据库通常具有非常高的并发处理能力,而并发控制不当会导致数据库系统的性能下降。
下面介绍数据库并发控制的主要方法:1. 事务隔离级别:事务隔离级别是数据库中用来控制并发访问的一种机制。
常见的事务隔离级别包括可重复读级别(repeatable Read)、串行化级别(Serializable)、读未提交级别(Read Uncommitted)、行级隔离级别(Line级隔离)等。
选择适当的事务隔离级别可以保证数据的一致性和完整性,同时也可以控制并发访问。
2. 锁机制:锁机制是数据库中用来实现并发控制的一种常用方法。
锁机制可以保证某个事务在执行期间对其他事务的修改进行锁,从而避免多个事务同时修改同一数据造成冲突。
常见的锁机制包括互斥锁、读写锁、自旋锁等。
3. 数据库的并发控制策略:数据库的并发控制策略包括硬件策略和软件策略。
硬件策略是指通过配置数据库的硬件资源(如CPU、内存、磁盘等)来实现并发控制。
软件策略是指通过编写数据库的应用程序来实现并发控制。
常见的数据库并发控制策略包括读写队列、并发会话等。
4. 数据库的缓存机制:数据库的缓存机制可以通过缓存来提高数据库的并发处理能力。
常见的数据库缓存机制包括缓存页面、缓存行等。
缓存机制可以避免数据库对同一数据进行多次查询,从而提高数据库的并发处理能力。
5. 数据库的系统架构设计:数据库的系统架构设计也是数据库并发控制的重要因素。
系统架构设计应该考虑数据库的并发处理能力、数据库的性能和稳定性等因素,从而设计出适合大规模分布式数据库的并发控制系统。
数据库并发控制是数据库系统的一个重要组成部分,需要根据具体的应用场景选择合适的方法,以保证数据库系统的并发性能和稳定性。
数据库并发控制的方法与实现
数据库并发控制的方法与实现数据库是现代信息系统中不可或缺的组成部分。
随着数据量的增加和用户并发访问的需求,数据库并发控制成为提高性能和保证数据完整性的重要问题。
本文将介绍数据库并发控制的概念、方法和实现方式。
一、数据库并发控制的概念数据库并发控制是指多个用户或多个应用程序同时访问数据库时,对数据库资源进行正确管理和控制的过程。
并发访问的时候可能出现数据冲突的问题,比如丢失修改、脏读、不可重复读等。
因此,数据库并发控制的目标是保证数据的一致性和完整性。
二、数据库并发控制的方法1. 锁机制锁是一种最常见的并发控制方法。
它可以确保每个事务在访问数据之前先获取锁,从而避免数据冲突。
常见的锁包括排他锁(Exclusive Lock)和共享锁(Shared Lock)。
排他锁阻塞其他事务对数据的读写操作,而共享锁允许多个事务同时读取数据,但只有一个事务能够修改数据。
锁机制可以通过两个级别的粒度进行控制,分别是表级锁和行级锁。
表级锁对整个表进行锁定,不管具体的数据行。
而行级锁只对特定数据行进行锁定,这样可以更细粒度地控制并发访问。
2. 事务隔离级别事务隔离级别是数据库提供的一种设置,用于控制并发事务对其他事务的可见性。
常见的事务隔离级别有读未提交(Read Uncommitted)、读提交(Read Committed)、可重复读(Repeatable Read)和串行化(Serializable)。
不同的隔离级别会影响并发事务之间的互动方式。
较低的隔离级别可以提高并发性能,但可能导致丢失修改等问题。
较高的隔离级别可以保证数据的一致性,但可能导致并发性能的下降。
3. MVCC(多版本并发控制)MVCC是一种在读多写少场景下常用的并发控制方法。
它通过在每条记录中维护多个版本来实现数据的并发访问。
每个版本都有时间戳,读操作只能读取早于其时间戳的版本,写操作会创建一个新的版本。
MVCC通过版本控制避免了读操作之间的冲突。
数据库并发控制的机制详解
数据库并发控制的机制详解数据库并发控制是指在多用户同时访问数据库时,对数据库资源进行有效的协调和管理,以保证数据的一致性、完整性和可靠性。
本文将详细介绍数据库并发控制的机制。
一、悲观并发控制机制悲观并发控制机制基于对并发访问进行悲观的预测,即认为可能发生冲突或数据不一致,因此采取相应的措施来保证数据的一致性。
其中最常见的悲观并发控制机制包括:1. 锁机制:通过加锁的方式实现并发控制。
包括共享锁和排他锁,共享锁用于读操作,排他锁用于写操作。
通过向事务分配适当的锁,保证在同一时间只能有一个事务对数据进行读写操作。
2. 串行化:将事务按照顺序执行,避免并发带来的问题。
虽然串行化可以确保数据的一致性,但会降低系统的并发性能。
二、乐观并发控制机制乐观并发控制机制相对于悲观并发控制机制更加灵活,它假设并发访问不会造成冲突或数据不一致,只在提交时进行冲突检测和解决。
乐观并发控制机制主要包括:1. 版本控制:为每个数据项维护多个版本,每个事务读取数据时都会标记一个版本号,当事务提交时进行版本比较,解决冲突并确保数据的一致性。
2. 时间戳:为每个事务分配一个时间戳,通过时间戳的比较来解决并发冲突。
具有较早时间戳的事务会先执行,保证数据的一致性。
三、并发控制算法1. 两阶段锁定协议(2PL):事务分为两个阶段,即加锁阶段和解锁阶段。
在加锁阶段,事务会获取所有需要的锁,并在解锁阶段释放锁。
2PL算法保证了事务的串行执行和隔离性,但可能会出现死锁。
2. 多版本并发控制(MVCC):为每个数据项维护多个版本,事务读写时只关注其可见版本,不同事务之间不会相互阻塞,提高并发性能。
3. 无锁并发控制(Lock-Free):通过使用原子操作等技术,避免了锁带来的性能开销和死锁等问题。
无锁并发控制在高并发环境下具有良好的性能,但实现相对较为复杂。
四、数据库隔离级别数据库隔离级别定义了事务之间的隔离程度和并发访问的规则。
常见的数据库隔离级别包括:1. 读未提交(Read Uncommitted):事务可以读取未提交的数据,可能导致脏读、不可重复读和幻读。
数据库系统概论之并发控制
数据库系统概论之并发控制并发控制是数据库系统中一个重要的概念,它指的是同时运行的多个事务之间对共享资源的访问和操作的控制。
在数据库系统中,多个用户可能同时对数据库进行读操作或者写操作,为了保证数据的一致性和完整性,必须要对并发操作进行控制。
并发控制的目标是确保多个事务的执行在数据库系统中能够正确、有序地进行,而不会出现冲突、混乱等问题。
在实现并发控制的过程中,需要解决的主要问题有以下几个方面:1.数据库锁定机制:锁是最常用的控制并发的工具之一、通过对数据进行加锁,可以控制事务对数据的访问,保证了数据的一致性。
常见的锁有共享锁和排他锁,共享锁允许多个事务读取同一份数据,而排他锁只允许一个事务对数据进行修改。
通过合理的使用锁,可以提高并发处理的效率和性能。
2.事务隔离级别:事务隔离级别定义了多个事务之间的隔离程度,即一个事务对数据库所做的修改对其他事务是否可见。
常见的事务隔离级别有READUNCOMMITTED、READCOMMITTED、REPEATABLEREAD和SERIALIZABLE。
不同的隔离级别对并发控制的实现方式和性能有不同的影响。
3.死锁处理:死锁指的是多个事务互相等待对方释放资源,导致无法继续进行下去的情况。
数据库系统需要检测和处理死锁,以保证系统的正常运行。
常见的死锁处理方法有超时、死锁检测和死锁恢复等。
除了以上三个方面,还有其他一些并发控制的技术和策略可以提高系统的并发处理能力,例如多版本并发控制(MVCC)、时间戳、快照隔离等。
这些技术和策略可以根据不同的应用场景和需求来选择和应用。
在实际应用中,合理设计和使用并发控制机制可以提高数据库系统的性能和并发处理能力。
但是,过度的并发控制也可能导致系统性能下降。
因此,在设计数据库系统时,需要综合考虑并发控制的复杂性、性能和系统需求,做出合理的选择和权衡。
总之,并发控制是数据库系统中一个重要的概念,通过对多个事务的并发执行进行控制,保证了数据的一致性和完整性。
数据库并发控制的原理与实现方式
数据库并发控制的原理与实现方式数据库是在计算机系统中存储、管理和操作数据的关键组件之一。
在现代的应用程序中,有许多用户可能同时访问数据库,而数据库并发控制则保证了多用户之间的数据操作不会产生冲突或者不一致的结果。
本文将介绍数据库并发控制的原理和实现方式。
一、并发控制的需求和挑战数据库的并发控制是为了解决多个用户同时操作数据库可能导致的一些问题,如丢失更新、脏读、不可重复读和幻读等。
并发控制的主要需求如下:1. 数据的完整性:数据库必须保证在并发操作过程中,数据的完整性不会受到破坏。
即多个用户同时操作数据库时,数据库的结果应该和串行操作的结果一致。
2. 并发性能:数据库需要高效地处理并发操作,以提高系统的处理能力和响应时间。
3. 正确性和一致性:数据库在多用户并发操作时,应该能够保证数据的正确性和一致性。
例如,当一个用户修改了某个数据时,另一个用户在读取该数据时应该能看到修改后的值。
并发控制面临的挑战有以下几个方面:1. 数据冲突:当多个用户同时读取或写入同一数据时,可能发生数据冲突导致结果的不确定性。
2. 并发性能:并发操作可能导致数据库的性能下降,例如锁竞争和资源争用。
3. 隔离级别:数据库提供了不同的隔离级别,不同的隔离级别对并发控制的要求也不同。
二、并发控制的原理并发控制的实现方式可以分为两类:基于锁(Lock-based)的方法和基于时间戳(Timestamp-based)的方法。
1. 基于锁的并发控制基于锁的并发控制是一种常用而有效的方法。
它通过在对数据进行操作之前获取锁来控制并发访问。
基于锁的并发控制主要包括以下几个关键概念:(1) 排他锁(Exclusive lock):对某个数据对象加上排他锁后,其他事务无法同时读取或修改该数据对象。
(2) 共享锁(Shared lock):多个事务可以同时读取某个数据对象,但只有排它锁被释放后才能修改该数据对象。
(3) 锁升级和降级:锁升级是指将共享锁升级为排斥锁,而锁降级则是将排斥锁降级为共享锁。
数据库原理并发控制
数据库原理并发控制数据库原理并发控制是数据库管理系统中非常重要的一部分,它涉及到多个用户对数据库进行并发访问时的数据一致性和并发性问题。
并发控制的目标是确保数据库中数据的正确性和完整性,并且尽可能地提高系统的并发性能。
并发访问数据库可能会导致以下问题:丢失更新、读脏数据、不可重复读和幻影问题。
为了解决这些问题,数据库管理系统采用了各种并发控制技术。
一种常见的并发控制技术是基于锁的并发控制。
锁是一种用来保护共享资源的机制,数据库管理系统会在读或写操作开始时给资源(如数据页或数据行)加锁,其他并发事务在请求访问该资源时需要等待锁的释放。
加锁可以分为两个层次,共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务同时读取资源,而排他锁只允许一个事务对资源进行读/写操作。
锁的使用可以解决并发访问可能遇到的各种问题。
例如,加锁可以防止丢失更新问题,因为只有一个事务能够同时获得写锁,其他事务需要等待该锁释放才能进行写操作。
此外,读操作通常不需要加锁,因此可以并发执行。
除了锁之外,数据库管理系统还使用了其他一些并发控制技术,如多版本并发控制(MVCC)。
MVCC通过为每个事务创建时间戳来实现并发控制。
每个事务在读取数据时可以看到先前已提交的版本,并在写入时创建一个新版本。
这种方式避免了不可重复读和幻影问题。
并发控制还涉及到事务的隔离级别。
数据库管理系统定义了四个隔离级别:读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
这些隔离级别决定了事务在并发访问中能够看到其他事务的哪些修改。
较低的隔离级别可以提高并发性能,但可能会导致一些数据一致性问题。
并发控制还必须解决死锁问题。
死锁是指两个或多个事务相互等待对方释放资源的情况,导致系统无法继续执行。
为了避免死锁,数据库管理系统使用了死锁检测和死锁解决技术。
死锁检测可以周期性地检查系统是否存在死锁,而死锁解决技术可以主动解除死锁。
在实际应用中,数据库管理系统还可以根据应用程序的特点和性能需求选择不同的并发控制策略。
数据库并发控制的原理与应用技术
数据库并发控制的原理与应用技术数据库并发控制是指在多个用户或多个事务同时访问数据库时,保证数据的一致性、安全性和可靠性。
在现代数据库系统中,高并发是非常常见的情况,因此掌握数据库并发控制的原理与应用技术对于保证数据库的性能和稳定性至关重要。
一、并发控制的原理1. 事务事务是指对数据库进行访问和更新操作的一个单元。
事务具有以下特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)。
事务的原子性保证了事务中的所有操作要么全部执行成功,要么全部回滚;一致性保证了在事务开始和结束时,数据库必须处于一致的状态;隔离性保证了并发事务之间的相互隔离,使它们感觉不到其他事务的存在;持久性确保事务提交后,其结果将持久保存在数据库中,不会因为系统故障而丢失。
2. 并发问题并发问题主要包括丢失更新(Lost Update)、脏读(Dirty Read)、不可重复读(Non-Repeatable Read)和幻读(Phantom Read)。
为了解决并发问题,数据库引入了并发控制机制。
3. 并发控制方法并发控制方法主要包括锁、封锁(Locking)、时间戳(Timestamping)、多版本并发控制(MVCC)等。
二、并发控制的应用技术1. 锁锁是最常用的并发控制技术。
通过在数据库中添加锁,并发事务需要获取相应的锁才能进行访问或者修改数据。
常见的锁包括共享锁(Shared Lock)和排他锁(Exclusive Lock)。
共享锁允许多个事务同时获取锁并读取数据,而排他锁只允许单个事务获取锁并修改数据。
锁可以在事务的开始和结束时进行申请和释放,以保证事务的一致性和隔离性。
但是过多的加锁可能导致死锁问题,因此需要谨慎使用锁。
2. 封锁封锁是基于锁的并发控制技术。
通过在事务中对数据库中的数据项进行加锁,其他事务需要对同一数据项进行操作时,必须等待该数据项的封锁释放。
简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法
简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法数据库的并发控制是指如何管理并发操作以保证多个用户可以同时访问数据库而不会发生冲突或数据不一致的情况。
并发控制是数据库管理系统(DBMS)中非常重要的一个方面,它确保了数据库系统的一致性、有效性和可靠性。
并发控制的主要目标是解决以下三个问题:数据冲突、丢失修改和不可重复读。
数据冲突指的是在并发操作中,不同事务对同一数据进行读取和修改可能产生的冲突。
丢失修改是指在并发操作中,一个事务的修改可能被另一个事务的修改覆盖,导致第一个事务的修改丢失。
不可重复读是指在并发操作中,一个事务对同一数据进行多次读取可能得到不同的结果。
为了实现并发控制,数据库管理系统采用了多种方法。
主要的方法包括:加锁、时间戳排序和多版本并发控制(MVCC)。
加锁是最常用的并发控制方法之一、它通过在事务对数据进行读取或修改时,对相关数据对象加上适当的锁,以限制其他事务对数据的访问。
加锁可以防止并发操作中的数据冲突和丢失修改,但也可能引入死锁和饥饿等问题。
时间戳排序是另一种常见的并发控制方法。
每个事务都会被赋予一个时间戳,用来标识它的开始时间。
在执行事务操作时,数据库管理系统会根据事务的时间戳来判断其是否可以执行,以及如何排序并发事务的完成顺序。
通过时间戳排序,可以避免不可重复读和丢失修改等问题,但可能引入读脏等问题。
多版本并发控制是一种基于时间戳的并发控制方法的变种。
它使用类似时间戳排序的机制,但对每个数据对象都维护多个版本,并在事务读取数据时选择适当的版本。
通过多版本并发控制,可以实现更高的并发性和读取一致性,但增加了数据库存储和维护的开销。
此外,还有一些其他的并发控制方法,如乐观并发控制、快照隔离等。
这些方法各有特点,适用于不同的并发控制需求。
总之,并发控制是数据库管理系统中必不可少的一部分,它通过合理的数据访问控制,保证了数据库的一致性和可靠性。
不同的并发控制方法有不同的优缺点,在实际应用中需要根据系统的需求选择合适的方法。
数据库课程课件_第9章_数据库管理-数据库的并发控制
并发操作带来的数据不一致性包括三类:
丢失修改;
不一致分析(不可重复读);
读“脏”数据。
并发操作带来的数据不一致性包括三类:
丢失修改; 不一致分析(不可重复读); 读“脏”数据。
1. 丢失更新(Lost update)
指事务Ti与事务Tj从数据库中读入同一数据并修改,事务2的提 交结果破坏了事务1提交的结果,导致事务1的修改被丢失。 时间
时间 t0 t1 t2 t3 t4 检索A、B:A=50,B=100
事务Ti
数据库中A、B的值 50、100
事务Tj
求和: A+B=150
检索B:B=100 修改B:B←B*2
t5
t6 t7 t8 检索(验算):A=50,B=200
写回B:B=200
50、200
求和:A)包括三种情况:
二、并发调度的可串行化
1、概念 事务的调度: 串行调度: 事务的执行次序称为“调度”。 如果多个事务依次执行,则称为事务的串行 调度(Serial Schedule)。 并发调度: 如果利用分时的方法,同时处理多个事 务,则称为事务的并发调度(Concurrent Schedule)。 在事务并发执行时,有可能破坏数据库的一致性,
或用户读了脏数据。
如果有n个事务串行调度,可有n!种不同的有效调度。 如果有n个事务并发调度,可能的并发调度数目远远大于n!。
DBMS的并发控制子系统实现: 如何产生正确的并发调度。 如何判断一个并发调度是正确的,
用并发调度的可串行化概念解决.
现在有两个事务,分别包含下列操作:
事务T1:读B;A=B十1;写回A;
事务T2:读A;B=A十1;写回B
数据库并发控制的说明书
数据库并发控制的说明书在当今信息时代,数据库扮演着重要的角色,它能够存储和管理大量的数据,并支持多个用户同时访问。
然而,当多个用户同时对数据库进行读写操作时,就会引发并发控制的问题。
本文将详细介绍数据库并发控制的原理、技术和实现方法,旨在帮助读者更好地理解和应用数据库并发控制。
一、并发控制的概念与意义并发控制是指在多个用户同时访问数据库时,保证数据的一致性和完整性的一种技术手段。
在数据库中,如果多个用户同时对同一数据进行读写操作,就会发生冲突,导致数据的混乱和不一致。
因此,通过并发控制可以避免数据的异常情况,确保系统的稳定性和可靠性。
二、并发控制的原理在数据库中,常用的并发控制原理包括锁定机制和并发控制算法:1. 锁定机制锁定机制是最常见的并发控制手段。
通过对资源进行加锁,可以限制其他用户对该资源的访问权限,从而避免数据冲突。
常见的锁定机制包括共享锁和排他锁。
共享锁用于读操作,多个用户可以同时获得共享锁并进行读取;排他锁用于写操作,当一个用户获得排他锁时,其他用户无法读取或写入该资源。
2. 并发控制算法除了锁定机制,还有一些并发控制算法可以用于解决数据冲突问题。
其中最常用的算法是多版本并发控制(MVCC),它通过为每个事务创建一个数据版本来实现并发操作。
每个事务只能看到自己能看到的版本,从而避免数据冲突。
三、并发控制的技术手段实现并发控制需要借助一些技术手段,常用的技术手段包括:1. 时间戳时间戳是记录事务提交顺序的一种方式。
每个事务在开始执行时会被分配一个时间戳,用于记录其时序关系。
当两个事务并发执行时,通过比较它们的时间戳可以确定执行顺序。
2. 读写锁读写锁是用于控制读写操作的一种机制。
读操作可以同时进行,但写操作需要独占资源。
通过读写锁可以实现读操作之间的并发和读操作与写操作的互斥。
3. 事务隔离级别事务隔离级别可以控制并发操作的程度。
常见的隔离级别有读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
数据库并发控制思维导图
不可重复读
并发操作带来的数据不一致性
不可重复读(non-repeatable read)
不可重复读是指事务1读取数据后,事务2执行更 新操作,使事务1无法再现前一次读取结果。
1级封锁协议+事务T在读取数据R前必须先加S 锁,读完后即可释放S锁
基本锁的相容矩阵
读“脏”数据
1级封锁协议
封锁
在1级封锁协议中,如果是读数据,不需要加锁 的,所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。
并发控制
多事务执行方式
(1)事务串行执行
每个时刻只有一个事务运行,其他事务必须等到 这个事务结束以后方能运行
不能充分利用系统资源,发挥数据库共享资源的 特点
(2)交叉并发方式(interleaved concurrency)
更复杂的并发方式机制
事务并发执行带来的问题
可能会存取和存储不正确的数据,破坏事务的隔 离性和数据库的一致性
DBMS必须提供并发控制机制
并发控制机制是衡量一个DBMS性能的重要标志 之一
并发控制机制的任务
对并发操作进行正确调度 保证事务的隔离性 保证数据库的一致性
丢失修改(lost update)
丢失修改是指事务1与事务2从数据库中读入同一 数据并修改
2级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据。
在2级封锁协议中,由于读完数据后即可释放S 锁,所以它不能保证可重复读。
2级封锁协议
封锁协议
读“脏”数据(dirty read)
事务1修改某一数据,并将其写回磁盘 事务2读取同一数据后
事务1由于某种原因被撤消,这时事务1已修改过 的数据恢复原值
数据库并发控制方法与技术
数据库并发控制方法与技术数据库并发控制是数据管理中的重要问题之一,现代数据库管理系统中许多操作都涉及到并发控制问题。
本文将介绍数据库并发控制的概念、原因、并发控制的目标、以及几种常用的并发控制方法和技术。
一、概念数据库并发是指多个用户同时访问数据库时,数据库管理系统所采取的相应措施,以保证各个用户的操作不会相互干扰。
例如,当一个用户在对某个数据进行更新时,其他用户访问到该数据时,系统需要协调他们的操作,以保证数据的正确性和一致性。
二、原因并发控制的出现是由于多用户环境下的数据共享造成的。
在多个用户同时访问数据时,有可能会出现冲突,如读-写冲突、写-写冲突等。
如果没有采取并发控制措施,这些冲突就会导致数据的不一致性,从而导致系统故障。
三、并发控制的目标(1)保证数据的一致性:多个用户之间对同一个数据进行操作时,这些操作需要相互协调,保证数据的正确性和一致性。
(2)提高系统性能:并发控制方法需要尽可能地减少对系统性能的影响。
(3)提高系统的可靠性:并发控制需要保证系统能够在任何情况下都能正确运行。
四、并发控制方法常用的并发控制方法有锁定机制、时间戳机制和多版本机制。
(1)锁定机制:在并发访问时,对于涉及到的数据资源进行加锁,以保证在当前事务还没有提交前,其他事务不能对该资源进行修改。
常用的锁定机制有共享锁和排他锁。
(2)时间戳机制:每个事务在开始时分配一个时间戳,每个数据项也有一个时间戳,当事务访问到某个数据项时,比较事务和数据项的时间戳,若数据项的时间戳大于当前事务的时间戳,则说明当前事务访问的是已被其他事务修改的数据,需要回滚事务。
该机制可既避免死锁,又保证数据的一致性。
(3)多版本机制:在该机制中,每次数据的修改不会覆盖原来的数据,而是创建一个新版本。
这样,每个事务读取的数据就是最新的版本,同时,不会影响其他事务的运行。
五、并发控制技术(1)死锁检测和解除:死锁是指两个或多个事务相互等待对方释放资源,从而导致这些事务都无法继续执行下去的情况。
数据库原理与设计课件:第9章 并发控制
一数据并修改
④
– 事务2的提交结果破坏了事务1提
交的结果,导致事务1的修改被丢
失。
R=R-1 写回R=99 提交
2022/2/14
8
2. 不可重复读
不可重复读是事务T1读取数据后,T2对同一数据执行
更新操作,使T1再次读取该数据时,得到与前一次不
同的值。
三类不可重复读:
① T1 读A=50 读B=100 求和=150
可串行化调度的充分条件 – 一个调度S在保证冲突操作的次序不变的情况下, 通 过交换两个事务不冲突操作的次序得到另一个调度 S’ , 如果S’是串行的, 称调度S为冲突可串行化的调度
一个调度是冲突可串行化,一定是状态可串行的(可 串行化的调度)
– 冲突可串行化调度是可串行化调度的充分条件,不 是必要条件
– 但是调度L2是可串行化的 ➢的因值为,L2X执的行值的都结等果于与T调3的度值L1相同,Y的值都等于T2
2022/2/14
24
第9章 并发控制
2022/2/14
2
问题提出
2022/2/14
多事务执行方式(续)
– (1)事务串行执行
– (2)交叉并发方式interleaved concurrency
➢并行事务的并行操作轮流交叉运行
➢是单处理机系统中的并发方式,能够减 少处理机的空闲时间,提高系统的效率
– (3)同时并发方式simultaneous concurrency
第9章 并发控制
问题提出
多用户数据库系统特征 – 允许多个用户同时使用的数据库系统 ➢飞机定票数据库系统 ➢银行数据库系统 – 特点:在同一时刻并发运行的事务数可达数百个
多事务执行方式 – (1)事务串行执行 ➢每个时刻只有一个事务运行,其他事务必须等到 这个事务结束以后方能运行 ➢不能充分利用系统资源和数据库资源
深入理解数据库并发控制原理
深入理解数据库并发控制原理数据库并发控制原理是指在多个用户同时访问数据库时,保证数据库操作的正确性和一致性的一系列机制和方法。
并发控制在提高数据库性能的同时,也需要解决一系列问题,如数据不一致、丢失更新和死锁等。
数据库并发控制的核心问题是处理事务的并发性。
事务是数据库操作的最小单元,具有原子性、一致性、隔离性和持久性等特性。
并发控制的目标是保证并发事务能够同时执行而不会产生不一致的结果。
数据库并发控制有多种方法,其中最常用的是锁机制。
锁可以用于多个事务之间共享数据的同步访问。
当一个事务要读取或修改一些数据项时,它必须先获取对应的锁。
数据库锁可以分为共享锁和排他锁,共享锁允许多个事务同时读取数据,而排他锁则只允许一个事务进行修改。
通过对数据项的锁定和解锁,可以确保事务之间的并发操作不会相互干扰。
在并发控制中,还需要解决死锁问题。
死锁指的是两个或多个事务因为互相等待对方所占用的资源而无法继续执行的情况。
为了避免死锁,可以使用事务调度算法来对事务进行排序和调度,从而避免死锁的发生。
常用的事务调度算法有等待图算法、超时算法和抢占算法等。
除了锁机制和死锁处理,还有其他一些并发控制技术。
例如,多版本并发控制(MVCC)通过在数据库中维护多个版本的数据来实现并发访问。
每个事务读取的数据版本都是它开始执行时存在的版本,这样就避免了读写冲突。
另外,时间戳排序和序列号排序是一种用于调度事务执行顺序的方法,通过为每个事务分配唯一的时间戳或序列号来确定其执行顺序。
数据库并发控制还需要考虑事务的隔离级别。
事务隔离级别定义了事务对其他事务的可见性和影响程度。
常见的隔离级别有读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
隔离级别越高,数据库的一致性就越好,但并发性能也会受到一定影响。
综上所述,数据库并发控制原理包括锁机制、死锁处理、事务调度算法、多版本并发控制和隔离级别等技术。
通过合理选择和使用这些技术,可以确保并发事务的正确性和一致性,提高数据库的性能和可用性。
什么是数据库并发控制数据库并发控制的主要方法是
什么是数据库并发控制数据库并发控制的主要方法是数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下,保证数据的一致性和完整性的一种技术。
在并发环境下,多个用户可以同时访问和修改数据库中的数据,这可能产生一些并发问题,例如丢失修改、读脏数据、不可重复读等。
为了解决这些问题,需要采取一系列的措施来保证数据的正确性。
数据库并发控制的主要方法有以下几种:1.锁定机制锁定是最常用的一种数据库并发控制方法。
当一个用户访问一些数据项时,系统会给该数据项加上锁,其他用户在需要访问该数据项时会被阻塞,直到该用户释放锁。
通过锁定机制,可以保证每次访问的数据是一致的,避免了丢失修改、脏读等问题。
常见的锁定方法包括共享锁和排他锁。
2.事务事务是数据库并发控制的另一种重要方法。
事务是由一组数据库操作语句组成的逻辑工作单元,它要么全部执行,要么全部回滚。
通过将一组操作语句封装在事务中,可以保证这些操作之间的一致性。
数据库管理系统通过实现ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)来保证事务的正确执行。
3.时间戳机制时间戳机制是一种基于时间戳的并发控制方法。
它给数据库中的每个数据项分配一个时间戳,用来表示该数据项最后一次被读或写的时间。
当一个用户访问一些数据项时,系统会检查该用户的时间戳与数据项的时间戳是否一致,如果不一致,则说明有其他用户已经修改了该数据项,当前用户需要重新读取。
通过时间戳机制,可以避免不可重复读等问题。
4.多版本并发控制(MVCC)多版本并发控制是一种较新的并发控制方法,它利用版本号或时间戳来实现数据的并发访问。
每次用户读取一个数据项时,系统会为其创建一个快照版本,并且记录该用户读取了哪个版本。
当其他用户要修改该数据项时,系统会为其创建一个新的版本,保留修改前的版本。
通过多版本并发控制,可以实现读操作与写操作的并发进行,从而提高数据库系统的并发性能。
5.乐观并发控制(OCC)乐观并发控制是一种相对于悲观并发控制的一种方法。
数据库并发控制的概念
数据库并发控制的概念1. 概念定义数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库时,保证事务的隔离性和一致性的一种机制。
它通过协调并发事务的执行顺序和访问资源的方式,解决了多个事务同时操作数据库可能引发的数据不一致、丢失更新等问题。
2. 重要性数据库并发控制是数据库系统中非常重要的一个组成部分,它具有以下重要性:2.1 提高系统吞吐量和响应时间通过允许多个用户同时访问数据库,可以提高系统的并发能力,从而提高系统的吞吐量和响应时间。
尤其对于大型企业级应用或高并发访问量的网站来说,良好的并发控制机制可以有效地提升系统性能。
2.2 保证数据一致性和完整性在多个事务同时访问数据库时,如果没有合适的并发控制机制,可能会导致数据不一致或丢失更新等情况。
通过并发控制机制,可以确保每个事务对数据进行正确、完整地操作,保证了数据的一致性和完整性。
2.3 避免资源竞争和冲突在并发环境下,多个事务可能同时访问和修改同一个数据资源,如果没有合适的并发控制机制,就会导致资源竞争和冲突。
通过并发控制机制,可以有效地避免多个事务之间的资源竞争和冲突,保证数据的正确性和完整性。
2.4 提高系统可靠性和稳定性良好的并发控制机制可以提高系统的可靠性和稳定性。
通过合理地控制并发事务的执行顺序和资源访问方式,可以减少死锁、活锁等并发问题的发生,并提高系统的容错能力。
3. 关键概念3.1 事务(Transaction)事务是指一组数据库操作语句的集合,这些语句要么全部执行成功,要么全部执行失败回滚。
事务具有ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)特性。
3.2 并发(Concurrency)并发是指多个事务同时访问数据库的能力。
在数据库中,并发通常是指多个用户或应用程序同时对数据库进行读取或写入操作。
3.3 锁(Lock)锁是一种用于控制对共享资源访问的机制。
在数据库中,并发控制通常通过锁来实现。
锁可以分为共享锁和排他锁,用于控制对数据的读取和写入操作。
数据库并发控制
数据库并发控制在当今数字化的时代,数据库扮演着至关重要的角色,就像一个巨大的信息仓库,存储着各种各样的关键数据。
而当多个用户或进程同时访问和操作这个数据库时,就出现了并发的情况。
数据库并发控制就是为了确保在这种并发操作下,数据的一致性、完整性和准确性不受破坏。
想象一下这样的场景:一个电商网站正在进行大促活动,成千上万的用户同时在浏览商品、下单购买、查看订单状态。
在后台,数据库需要同时处理这些来自不同用户的请求。
如果没有有效的并发控制,可能会出现很多问题。
比如,两个用户同时购买同一件商品,而系统却只记录了一个人的购买信息;或者一个用户正在修改订单的送货地址,另一个用户却看到了未修改前的地址。
这些情况都会给用户带来糟糕的体验,甚至可能导致业务的损失。
为了避免这些问题,数据库系统采用了一系列的并发控制技术。
其中一种常见的技术是锁机制。
就像给一个房间上了锁,只有拥有钥匙的人才能进入并进行操作。
在数据库中,当一个事务想要访问某个数据时,它会先请求获取相应的锁。
如果锁可用,事务就可以进行操作;如果锁已被其他事务占用,当前事务就需要等待,直到锁被释放。
锁又可以分为不同的类型,比如共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务同时读取数据,但不允许修改;排他锁则只允许一个事务进行读写操作。
通过合理地使用这些锁类型,可以在保证并发度的同时,确保数据的正确性。
然而,锁机制也不是完美的。
过多的锁可能会导致死锁的情况。
死锁就像是两个人在一条狭窄的通道上迎面走来,都不愿意让对方先过,结果谁也走不了。
在数据库中,如果两个或多个事务相互等待对方持有的锁,就会形成死锁。
为了解决死锁问题,数据库系统通常会采用死锁检测和死锁解除的策略。
一旦检测到死锁,系统会选择一个事务进行回滚,以打破死锁的局面。
除了锁机制,还有一种并发控制技术叫做时间戳排序。
每个事务在开始时都会被赋予一个唯一的时间戳,数据库系统根据时间戳来决定事务的执行顺序。
这种方法不需要使用锁,但可能会导致一些事务的回滚,因为它们的操作可能不符合时间戳的顺序。
数据库并发控制的原理与实现
数据库并发控制的原理与实现数据库是现代应用开发中的重要组成部分,随着应用的不断增多和用户的不断增长,对数据库的并发控制成为了一个极为关键的问题。
并发控制旨在保证多用户并发访问数据库时的数据一致性和可靠性,并尽可能地提高数据库的性能。
本文将介绍数据库并发控制的原理和实现方法。
1. 并发控制的需求在多用户并发访问数据库时,如果没有相应的并发控制机制,可能会导致以下问题:- 更新丢失:当多个用户同时读取并更新相同的数据时,可能会发生更新丢失的情况,即两个用户的更新只有一个能够生效。
- 丢失修改:当一个用户读取一个数据项,在其完成修改之前,另一个用户对相同的数据项进行了修改,导致前一个用户的修改丢失。
- 不可重复读:当一个用户多次读取同一数据项时,由于其他用户的并发修改,可能导致读取的结果发生变化。
- 脏读:一个用户读取了另一个用户尚未提交的数据。
2. 并发控制的原理为了解决上述问题,数据库系统采用了多种并发控制的原理和技术。
以下是几种常见的并发控制原理:2.1 锁机制锁机制是最常见的并发控制方式之一。
数据库系统通过在数据项上设置锁,保证同一时间内只有一个用户能够对其进行访问。
当一个用户需要访问一个数据项时,它必须获取对应的锁,其他用户就无法获得该锁,从而实现对数据的排他性访问。
锁机制包括共享锁和排他锁,共享锁允许多个用户同时读取数据,排他锁则只允许一个用户进行更新操作。
2.2 事务事务是数据库系统中一组操作的执行单位,它要么全部成功执行,要么全部回滚。
在并发访问中,事务的ACID(原子性、一致性、隔离性和持久性)特性保证了数据的一致性。
数据库使用锁和时间戳等机制来实现事务的并发控制,例如通过对事务进行加锁以及使用读一致性和可重复读等级别来控制并发。
2.3 多版本并发控制(MVCC)多版本并发控制是一种基于时间戳的并发控制技术。
每个事务在访问数据时,系统为其生成一个唯一的时间戳,并根据时间戳判断数据版本的可见性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2019/3/25
16/37
管理事务 (9)
事务的保存点
为了提高事务的执行效率,或者为了方便程序的调试等操作,可以在 事务的某一点处设置一个标记,这样当使用回滚语句时,可以不用回滚 到事务的起始位置,而是回滚到标记所在的位置,称此标记为事务的保 存点。
保存点设置语句格式如下:
SAVE TRAN|TRANSACTION <保存点名>|<@保存点变量> 保存点使用语句格式如下:
例 在教学管理数据库中,分别使用显式事务和隐式事务向表C 中插入2条记录。
2019/3/25
13/37
管理事务 (6)
--第1部分
USE JXGL
GO
SET NOCOUNT ON GO Nhomakorabea-不返回受T-SQL 语句影响的行数信息 SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF
PRINT 'Tran count at start= '+CAST(@@TRANCOUNT AS VARCHAR(10))
2019/3/25
例如,银行用户存款表记录如下: 账号 姓名 余额 1001 张三 2000 1402 李四 1000 假设张三给李四转账300块,则对数据库的修改必然有两步: 第一步:减少张三的余额:2000→1700 第二步:增加李四的余额:1000→1300 但是如果第一步完成以后,马上就死机(或者断电、地震……) 了。
3/37
事务概述(1)
等数据库重启以后,目前的帐户情况变为: 账号 姓名 余额 1001 张三 1700 1402 李四 1000 这表示,张三的余额减少了,但是李四并没有收到转账的钱。 因此,“减少张三的余额”和“增加李四的余额”两步必须封装 起来,做成一个事务,使得这两步要么全部执行,要么全部不执 行。 SQL Server数据库管理系统具有自动事务处理功能,能够保 证数据库操作的一致性和完整性。事务中一旦发生任何问题,整 个事务就会重新开始,数据库也将返回到事务开始前的状态。先 前发生的任何行为都会被取消,数据也恢复到其原始状态。
ROLLBACK TRAN|TRANSACTION <保存点名>|<@保存点变量>
2019/3/25
17/37
管理事务 (10)
例 定义一个事务,向教学管理数据库的C表中添加一条记录,并设 置保存点。然后再删除该记录,并回滚到事务的保存点,提交事务。 USE JXGL GO BEGIN TRAN INSERT INTO C VALUES('C11','数学建模','MA','李守信') SAVE TRAN savepoint DELETE FROM C WHERE CNO='C11' ROLLBACK TRAN savepoint COMMIT TRAN GO
2019/3/25
式事务,使用COMMIT TRANSACTION提交事务。
14/37
管理事务 (7)
--第2部分
PRINT 'Setting IMPLICIT_TRANSACTIONS ON.' SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON PRINT 'Use implicit transaction.' --此处不需要BEGIN TRAN INSERT INTO C VALUES('C9','管理信息系统','SI','李玉虹') PRINT 'Tran count in 1st implicit transaction= '+ CAST(@@TRANCOUNT AS VARCHAR(10)) INSERT INTO C VALUES('C10','电子商务','SI','毛易欣') PRINT 'Tran count in 2st implicit transaction= '+ CAST(@@TRANCOUNT AS VARCHAR(10)) GO 第2部分是隐式事务,使用SET IMPLICIT_TRANSACTION ON COMMIT TRANSACTION 设置为隐式事务模式。隐式事务不需要显示的启动事务语句,直接 PRINT 'Tran count after implicit transaction= '+ CAST(@@TRANCOUNT AS VARCHAR(10)) 使用INSERT语句启动事务。 SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF GO
第9章 数据库并发控制
软件工程系
刘金岭
2019/3/25
1
9.1 事 务
主要内容
事务概述 管理事务
2019/3/25
2/37
事务概述(1)
事务的概念是现代数据库理论的核心概念之一。一个事务可以是 一组SQL语句、一条SQL语句或整个程序,一个应用程序可以包含 多个事务。 所谓事务就是用户对数据库进行的一系列操作的集合,对于事务 中的系列操作要么全部完成,要么全部不完成。
2019/3/25
SET TNAME='李邵琴' WHERE CNO='C2' GO 执行时,如果违反课程名的唯 一性约束,则对其它列的修改没有 影响,因为这是三个不同的事务。
7/37
事务概述(4)
事务的性质
(1) 原子性(Atomicity) 一个事务对数据库的所有操作,是一个不可分割的工作单元。这些操 作要么全部执行,要么什么也不做(就效果而言)。 (2) 一致性(Consistency) 一个事务独立执行的结果,应保持数据库的一致性。即数据不会因事 务的执行而遭受破坏。 (3) 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,此时称事务达到了隔离性的要求。 (4) 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。即使以后系统发生故障,也应保留这个事务执行的痕迹。 上述四个性质称为事务的ACID性质。
语句格式为:
其中WITH MARK[<描述字符串>]是指在日志中标记该事务。
2019/3/25
9/37
管理事务 (2)
例9.1 定义一个事务,将教学管理数据库SC表中所有选了“C3”号课 程的学生分数都加5分,并提交该事务。 USE JXGL GO DECLARE @TranName VARCHAR(20) SELECT @TranName='Add_Grade' BEGIN TRAN @TranName UPDATE SC SET GRADE=GRADE+5 WHERE CNO='C3' COMMIT TRAN @TranName GO 执行该事务后,学习“C3”号课程的学生成绩都增加了5分。
2019/3/25
4/37
事务概述(2)
事务4种运行模式
运行模式
自动提交事 务 显式事务 隐式事务 批处理级事 务
具体行为
每条单独的语句都是一个事务,是T-SQL默认的事务, 每一个T-SQL语句完成时,都会被提交或回滚。 每个事务均以BEGIN TRANSACTION 语句显式开始, 以 COMMIT或 ROLLBACK 语句显式结束。 在前一个事务完成时新事务隐式启动,但每个事务仍 以 COMMIT 或 ROLLBACK 语句显式完成。 只能应用于多个活动结果集 (Multiple Activ Result Set, MARS),在 MARS 会话中启动的T-SQL 显式或隐式事 务变为批处理级事务。当批处理完成时没有提交或回 滚的批处理级事务自动由SQL Server进行回滚。
2019/3/25
11/37
管理事务 (4)
(2) 隐式事务的启动和结束 默认情况下,隐式事务是关闭的。使用隐式事务需要先将事务模式设 置为隐式事务模式。不再使用隐式事务时,要退出该模式。 SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON|OFF 该语句的意义为:通过T-SQL的 SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON 语句,将隐式事务模式设置为打开。下一个语句自动启动一个新事 务。当该事务完成时,再下一个 T-SQL 语句又将启动一个新事务,直到 连接执行SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF,使连接恢复为自动 提交事务的模式。
2019/3/25
10/37
管理事务 (3)
例 在教学管理数据库中,将删除SC表的学号为“S9”的学生成绩和 S表中学号为“S9”的学生记录定义为一个事务。执行该事务,并提交。 USE JXGL GO DECLARE @TranName VARCHAR(20) SELECT @TranName='Del_Grade' BEGIN TRAN @TranName DELETE from SC WHERE SNO='S9' DELETE from S WHERE SNO='S9' COMMIT TRAN @TranName GO 这是事务常常处理的情况,可以保证不同表中数据的一致性。
2019/3/25
6/37
事务概述(3)
如果将这三项的修改分解成三个更新语句: USE JXGL GO UPDATE C SET CNAME='离散数学' USE JXGL WHERE CNO='C2' GO GO UPDATE C USE JXGL GO UPDATE C SET CDEPT='MA' WHERE CNO='C2' GO USE JXGL