数据库系统的并发控制共32页
数据库事务处理的优化与并发控制方法
数据库事务处理的优化与并发控制方法数据库事务处理是数据库管理系统中非常重要的一部分，它能够保证数据库操作的完整性和一致性。
而在大规模并发的情况下，事务处理的效率和并发控制成为关键问题。
为了提高数据库事务处理的效率和保证数据的一致性，有许多优化和并发控制的方法可以采用。
1.事务处理优化方法1.1 缩短事务长度一个事务在同一时刻占用的共享资源越多，那么并发处理时就越容易发生冲突。
因此，将长事务拆分为多个短事务，并在每个事务中只占用必要的共享资源，可以降低冲突发生的概率。
同时，缩短事务长度也能够减少数据库锁的持有时间，提高系统并发能力。
1.2 使用批量操作批量操作可以减少事务的数量，提高系统的吞吐量。
通过将多条SQL语句组织成一个批量操作，可以减少系统开销，减少不必要的事务提交和回滚操作，从而提高数据库事务的效率。
1.3 利用索引优化数据库查询数据库索引对于提高查询性能非常重要。
通过合理创建和使用索引，可以减少数据库查询时的磁盘I/O操作，从而加快查询速度。
在事务处理中，对经常被查询的字段创建索引，可以大幅提高事务处理的效率。
1.4 选择合适的隔离级别数据库事务的隔离级别决定了多个事务之间的可见性和冲突发生的可能性。
在选择隔离级别时，需要根据业务需求进行合理的权衡和调整。
一般来说，如果对数据的一致性要求较高，可以选择较高的隔离级别，但要注意可能带来的并发性能下降。
2.并发控制方法2.1 锁机制锁是实现并发控制的重要手段之一。
通过对共享资源加锁，可以在访问时控制事务的同步执行。
常见的锁机制包括共享锁和排他锁，通过合理的加锁策略，可以实现事务的并发控制。
2.2 乐观并发控制乐观并发控制方法通过版本号或时间戳的方式来解决并发冲突。
在每个事务执行前，先检查所涉及的数据是否被其他事务所修改，并记录其版本号或时间戳。
如果检测到冲突，事务会被阻塞或回滚，从而保证数据的一致性和事务的正确执行。
2.3 MVCC（多版本并发控制）MVCC是一种在读写冲突时不需要阻塞事务的并发控制方法。
数据库中的事务处理与并发控制
数据库中的事务处理与并发控制事务处理和并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念，它们确保数据库在多用户环境下的一致性和完整性。
本文将介绍事务处理和并发控制的概念、原理以及应用，以及常用的实现方式和技术。
一、事务处理1. 事务概述事务是数据库操作的基本单位，它表示一个逻辑上的操作序列，要么完全执行，要么完全不执行。
事务有四个基本属性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
2.事务的ACID属性- 原子性：事务中的操作要么全部成功，要么全部失败回滚，不存在部分成功的情况。
- 一致性：事务执行前后，数据库的状态保持一致性。
- 隔离性：多个事务并发执行时，相互之间是隔离的，互不干扰。
- 持久性：事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中，不会因为系统故障而丢失。
3. 事务的并发控制并发控制是确保多个事务并发执行时数据库一致性的重要手段。
并发控制的目标是解决脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）等问题。
二、并发控制1. 锁的概念与分类锁是一种用于控制对数据的访问的机制。
根据锁的粒度可以分为共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）。
共享锁可以被多个事务同时持有，适用于读操作，排他锁则只能被一个事务持有，适用于写操作。
2. 一级封锁协议一级封锁协议是最简单的封锁协议，它要求事务在修改数据前先获得排他锁，并在事务结束后释放锁。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题，但无法解决幻读问题。
3. 两段封锁协议两段封锁协议是解决并发控制问题的较为常用的协议。
它分为两个阶段，即封锁生长阶段和封锁释放阶段。
事务在生长阶段会不断获取和释放锁，直到需要提交或回滚。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题。
4. 多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种现代的并发控制技术，它通过为每个事务分配唯一的时间戳，实现了非阻塞的并发操作。
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在多个用户同时访问数据库的情况下，确保数据的一致性和完整性。
并发控制的主要目标是在保证数据库事务的正确执行的同时，提高数据库系统的并发性能。
并发控制的概念：并发控制是指对同一资源的访问是受到一定的控制，以确保数据库的一致性和完整性。
在数据库系统中，多个用户可以同时执行事务，而这些事务可能会对数据库中的数据进行读取和修改操作。
并发控制机制必须保证多个事务对数据库的并发执行不会导致数据的不一致性和冲突。
并发控制的主要方法：1.锁定机制：锁定是指在事务执行期间，对被访问的数据进行加锁，以防止其他事务对该数据进行修改。
锁定机制可以分为共享锁（用于读操作）和排他锁（用于写操作）。
当事务需要对一些数据项进行读取或修改时，需要先获取相应的锁。
如果资源已经被其他事务锁定，则当前事务需要等待资源释放后才能继续执行。
2.时间戳机制：时间戳是给每个事务分配的一个唯一的标识，用来标记事务的开始时间或提交时间。
事务执行期间，每个事务所访问的数据都会被标记上时间戳，以记录事务对数据的读取和修改操作。
在并发执行时，系统可以根据时间戳的顺序来判断事务的串行执行顺序，从而避免冲突和不一致性。
3.多版本并发控制（MVCC）：MVCC是在每个数据项上维护多个版本的数据，每个事务执行时，可以根据事务的时间戳或版本号来读取对应的数据版本。
MVCC对读取操作不加锁，只对写操作加锁，从而提高了并发性能。
当一个事务需要修改一些数据时，会生成新的数据版本，并将新版本的指针指向旧版本，这样其他事务可以继续读取旧版本的数据，不会被阻塞。
4.乐观并发控制：乐观并发控制假设在事务提交时不会发生冲突，因此不对数据进行加锁。
当事务提交时，系统会检查该事务对数据修改时是否发生冲突。
如果没有冲突，该事务的修改操作会被接受，否则会被回滚，重新执行。
除了以上主要的并发控制方法，还有一些辅助的并发控制技术，如死锁检测和恢复、并发控制粒度的调整、多级锁技术等。
数据库并发控制的方法与策略
数据库并发控制的方法与策略数据库并发控制是指在数据库系统中，多个用户或进程同时对数据库进行操作时，为了保证数据的一致性和完整性，需要采取一系列措施来控制和管理并发操作。
并发控制是数据库系统中非常重要的一环，合理的并发控制可以提高系统的性能和可靠性，保证数据的正确性和安全性。
本文将探讨数据库并发控制的方法和策略。
1. 锁方法锁方法是最常见的数据库并发控制方法之一。
通过在并发操作中对数据对象加锁来实现并发控制。
锁的方式可以分为共享锁和排他锁两种。
共享锁用于读操作，在共享锁下，多个用户可以同时读取同一份数据，不会互相干扰。
排他锁用于写操作，在排他锁下，只有一个用户可以对数据进行写操作，其他用户则必须等待。
2. 时间戳方法时间戳方法是通过为每个事务分配一个全局唯一的时间戳来实现并发控制。
每个事务在执行之前都会获得一个时间戳，并根据时间戳的不同来确定事务的执行顺序。
时间戳方法可以保证事务的串行化执行，避免了不一致性和冲突。
3. 乐观并发控制乐观并发控制是一种无锁的并发控制方法。
它基于假设：并发访问的事务一般情况下冲突很少发生。
乐观并发控制方法不会对数据加锁,而是通过在事务提交之前检查是否有冲突发生来保证数据的一致性。
如果检测到冲突，则会回滚事务并重试。
4. 两阶段锁协议两阶段锁协议（Two-Phase Locking Protocol，简称2PL）是一种常用的并发控制方法。
在两阶段锁协议中，事务分为两个阶段：加锁阶段和解锁阶段。
在加锁阶段，事务可以获取锁来访问数据对象。
在解锁阶段，事务释放锁，其他事务可以访问数据对象。
两阶段锁协议可以保证事务的串行化执行，避免了数据的不一致性和冲突。
5. 多版本并发控制多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control，简称MVCC）是一种并发控制方法，通过为每个写操作创建多个版本的数据来实现并发控制。
每个事务对应一个读取最新版本的操作，读取操作不会阻塞其他事务的写操作。
数据库管理系统中的并发问题与解决方案
数据库管理系统中的并发问题与解决方案在当今信息化时代，数据库管理系统（DBMS）在各个领域中起着重要的作用。
然而，随着数据量的不断增长和用户的不断增多，数据库的并发访问问题逐渐凸显出来。
数据库并发问题可能导致数据不一致、事务冲突和性能下降等不良影响。
因此，采取有效的解决方案来管理并发，提高数据库的处理能力变得至关重要。
一、并发问题的原因在数据库管理系统中，当多个用户同时访问同一个数据资源时，就会发生并发访问。
然而，并发访问可能会导致以下几个问题：1. 数据不一致：当多个用户对同一数据资源进行读写操作时，如果没有合适的并发控制机制，就会导致数据不一致的问题。
有些读操作可能会读取到未提交的事务修改的数据，而有些读操作可能会读取到已提交的事务修改的数据，造成数据的不一致性。
2. 事务冲突：当多个事务同时尝试对某一个数据资源进行修改时，可能会发生事务冲突。
例如，并发事务A和事务B尝试同时修改同一数据行。
若两个事务都顺利完成并提交，可能导致数据的不一致性和完整性问题。
3. 性能下降：过多的并发访问可能导致系统性能的下降。
并发操作会导致资源的竞争和争用，从而增加系统的响应延迟和吞吐量降低。
二、解决方案为了解决数据库管理系统中的并发问题，以下是一些常见且有效的解决方案：1. 事务隔离级别事务隔离级别是数据库提供的一种并发控制机制。
通常有四个隔离级别：读未提交（Read Uncommitted）、不可重复读（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。
在应用程序开发中，可以根据实际需求选取合适的隔离级别。
不同的隔离级别通过锁机制、MVCC （Multi-Version Concurrency Control）或快照隔离技术来实现并发控制。
2. 锁机制锁机制是一种常用的并发控制手段。
基于锁机制的并发控制分为悲观并发控制和乐观并发控制。
悲观并发控制通过在事务执行过程中获取并持有资源的锁，强制限制资源的并发访问，从而保证数据的一致性和完整性。
数据库系统概论
*
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第三十一页，编辑于星期日：二十三点 四分。
封锁的粒度
定义：封锁对象的大小。 封锁的对象：
若并发执行的所有事务均遵守两段锁协议，则 对这些事务的任何并发调度策略都可是可串行 化。（充分条件）（可用反证法证明）
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第三十页，编辑于星期日：二十三点 四分。
两段锁协议（2）
两段锁协议和一次封锁法的异同：
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，因此遵守两段锁协议
两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使 用的数据全部加锁，因此可能会发生死锁
读“脏”数据：事务T1修改某一数据，并将其写回 磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被 撤销，这时T1已修改过的数据恢复原值，T2读到的 数据就与数据库中的数据不一致，则T2读到的数据 就为“脏”数据，即不正确的数据。 “读—写冲突”
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5
第五页，编辑于星期日：二十三点 四分。
数据不一致性（2）
两段锁协议（2PL）就是保证并发调度可串行化的封 锁协议。
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第二十九页，编辑于星期日：二十三点 四分。
两段锁协议（1）
两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对是 数据项加锁和解锁
在对任何数据进行读、写操作之前，首先要申 请并获得对该数据的封锁。——扩展阶段
在释放一个封锁之后，事物不再申请和获得任 何其它封锁。——收缩阶段
②乙售票点读出同一航班的机票余额A，也为16
③甲售票点卖出一张机票，修改余额A←A-1，把 A=15写回数据库
④乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1， 把A=15写回数据库
这种情况称为数据库的不一致性，是由并发 控制引起的。
《数据库并发控制》课件
• 数据库并发控制概述 • 数据库锁机制 • 数据库事务隔离级别 • 多版本并发控制 • 数据库并发控制的优化 • 数据库并发控制的案例分析
01
数据库并发控制概述
并发控制的定义
并发控制
在数据库系统中，并发控制用于协调多个事务的 执行，确保数据的一致性和完整性。
一致性
索引优化的方法
选择合适的索引类型、合理规划索引列、定期维护和重建索引等。
SQL语句优化
总结词
优化SQL语句可以提高数据库查询性能，减少并发控制时的 资源争用。
详细描述
通过编写高效的SQL语句，可以减少数据库的负载，降低并发控 制时的竞争。常见的SQL语句优化技巧包括使用连接代替子查询
、减少全表扫描等。
SQL语句优化的方法
分析查询执行计划、使用数据库提供的性能监控工具、编 写简洁高效的SQL语句等。
数据库设计优化
总结词
良好的数据库设计可以提高数据存储和访问的效率，降低 并发控制时的冲突。
详细描述
数据库设计包括表结构设计、关系设计、存储过程和触发 器设计等。通过合理设计，可以减少数据冗余、提高数据 一致性，从而降低并发控制时的竞争。
02
数据库锁机制
锁的分类
共享锁（Shared Lock）
允许事务读取一个资源，阻止其他事务获取独占锁。
排他锁（Exclusive Lock）
允许事务修改或删除一个资源，阻止其他事务获取共享锁或排他锁。
更新锁（Update Lock）
用于防止死锁，允许事务在资源上获得排他锁之前先获得一个较弱的 锁。
案例二：电商系统并发控制优化
总结词
利用乐观锁和事务隔离级别
数据库管理中的并发控制冲突检测与解决方法
数据库管理中的并发控制冲突检测与解决方法在现代大规模数据处理和管理的环境下，数据库管理系统（DBMS）起到了关键作用。
为了有效地处理同时发生的并发事务，数据库管理系统必须对并发控制进行管理，以确保数据的一致性和完整性。
并发控制的一个重要方面是冲突检测与解决。
本文将探讨数据库管理中的并发控制冲突检测与解决方法，以提供一个全面的理解。
并发控制的冲突检测发生在数据库中同时运行的多个事务共同访问和修改数据时。
如果这些事务之间的操作顺序没有得到正确的控制，可能会导致数据不一致的问题。
因此，冲突检测是确保并发事务的正确执行的关键步骤。
1. 锁机制锁机制是一种基础的并发控制方法，它通过锁定和解锁数据来控制事务的访问。
事务在访问数据之前，必须先获得相应的锁。
一旦一个事务获得了锁，其他事务必须等待该事务释放锁后才能访问该数据，从而避免了冲突的发生。
锁机制可以通过互斥锁和共享锁进行实现，互斥锁用于独占访问，而共享锁用于共享访问。
2. 串行化串行化是一种较为简单但非常有效的冲突检测和解决方法。
它通过将并发操作转换为串行操作，以避免并发访问共享数据。
在串行化中，事务将按照其提交顺序进行执行，从而消除了并发冲突的可能性。
虽然串行化可以确保数据的一致性，但它牺牲了并发性能。
3. 优先级调度优先级调度是一种基于优先级的冲突解决方法。
每个事务在执行前都被分配一个优先级，根据优先级决定事务的调度顺序。
优先级调度可根据事务的相关需求进行调整，以满足不同事务的优先级要求。
此方法可以有效地解决冲突问题，并提高系统性能。
4. 时间戳机制时间戳机制是一种通过为每个事务分配时间戳来解决冲突的方法。
时间戳是一个唯一的标识，用于标记事务的顺序。
在执行事务时，系统会比较其时间戳和其他事务的时间戳，以确定执行顺序。
这种方法可以避免冲突，但需要合理地分配时间戳以确保数据的一致性。
5. 死锁检测与解除死锁是并发控制中的一个常见问题，它发生在两个或多个事务之间形成循环依赖等待资源。
数据库并发控制的原理与优化方案
数据库并发控制的原理与优化方案数据库并发控制是指在数据库系统中，多个用户或多个应用程序同时访问数据库时，如何保证数据的安全性和一致性的技术手段。
在现代数据库管理系统中，高并发是非常常见的问题，因此了解并发控制的原理和优化方案是十分重要的。
数据库并发控制的原理主要包括事务、并发问题和隔离级别三个方面。
首先，事务是由一系列操作组成的逻辑单元，它要么全部成功地执行，要么全部失败地回滚。
一个数据库系统中的操作可以被看作一个事务，包括读取数据、插入、更新、删除等操作。
事务的核心特性是ACID，即原子性、一致性、隔离性和持久性。
其中，隔离性是指并发事务之间的相互隔离，即一个事务的执行不应该影响到其他事务的执行。
然后，数据库并发控制中的并发问题包括数据竞争和并发安全性问题。
其中，数据竞争是指当多个事务同时操作同一数据时可能发生冲突的情况。
例如，当两个事务同时尝试修改同一行数据时，就会发生冲突。
为了解决数据竞争问题，数据库系统采用了锁机制，即对被操作的数据加锁，保证每个事务能够独占地访问该数据，从而避免了数据竞争。
最后，隔离级别是数据库系统中用于控制并发访问的一个重要概念。
常见的隔离级别包括读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
不同隔离级别之间的差异在于事务之间的可见性和并发度。
隔离级别越高，事务之间的隔离性也就越好，但是并发度也就越低。
除了以上的基本原理之外，为了优化数据库的并发控制，我们可以采取一些具体的优化方案。
一种常见的优化方案是使用乐观并发控制。
乐观并发控制是指假设事务之间不会产生冲突，而是在提交事务时进行冲突检测。
这种方式下，事务可以同时执行，只有在提交时才会检查是否有冲突。
如果有冲突发生，就需要回滚事务，重新执行。
这种方式能够提高并发度，但是会增加回滚的次数。
另一种常见的优化方案是并发控制的分级。
例如，可以将数据库中的数据按照不同的粒度划分为多个区域，并设置不同的并发控制策略。
高并发的区域可以采用悲观锁策略，低并发区域可以采用乐观锁策略，从而提高并发度和效率。
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
数据库中的并发控制与锁机制
数据库中的并发控制与锁机制在当今信息化时代，数据库已经成为了数据存储和管理的核心工具之一。
然而，在多用户同时对数据库进行操作的情况下，会涉及到并发访问控制的问题。
为了保证数据库的数据一致性和可靠性，必须解决并发控制的挑战。
本文将介绍数据库中的并发控制与锁机制，探讨其原理和应用。
一、并发控制的基本概念在数据库中，当多个用户同时对数据库进行读或写操作时，就会发生并发访问。
并发访问可能引起以下问题：1. 丢失更新：当两个用户同时对同一数据项进行修改时，其中一个用户的修改结果可能会被另一个用户覆盖，导致数据的丢失。
2. 脏读：当一个事务读取了另一个事务未提交的数据时，如果未提交的事务被回滚，则读取的数据就是无效的。
3. 不可重复读：当一个事务在读取一组数据时，另一个事务对该组数据进行了更新，导致两次读取的结果不一致。
4. 幻读：当一个事务读取了一组数据后，另一个事务对该组数据进行了插入或删除，导致两次读取的结果不一致。
为了解决上述问题，数据库引入了并发控制机制，其中最常用的方法是锁机制。
二、锁的类型1. 共享锁（Shared Lock）：也称为读锁，多个用户可以共享同一个资源的读锁，但是不能同时拥有写锁。
共享锁可以防止脏读和不可重复读，但是无法防止丢失更新和幻读。
2. 排他锁（Exclusive Lock）：也称为写锁，只允许拥有写锁的用户访问资源，其他用户无法获得任何锁。
排他锁可以解决所有并发问题，但是会导致系统的吞吐量降低。
三、常见的并发控制算法1. 二段锁协议：事务分为两个阶段，第一阶段进行读操作时获取共享锁，第二阶段进行写操作时获取排他锁。
该协议可以防止脏读、不可重复读和丢失更新，但无法解决幻读问题。
2. 三级封锁协议：事务分为三个阶段，第一阶段进行读操作时获取共享锁，第二阶段进行修改操作时获取排他锁，第三阶段提交或回滚时释放锁。
该协议可以解决脏读、不可重复读和丢失更新的问题，但无法解决幻读问题。
数据库管理系统的并发控制实现技术
数据库管理系统的并发控制实现技术随着信息技术的不断发展和应用的广泛推广，数据库管理系统(DBMS)在各行各业中得到了越来越广泛的应用。
数据库管理系统拥有高效管理和组织大量数据的能力，但是在多个用户同时对数据库进行读写操作时，会面临并发控制的挑战。
并发控制是一种重要的技术，用于确保数据库在多个用户同时与其进行交互时的一致性、完整性和正确性。
并发控制是数据库管理系统中的关键技术之一。
其目标是确保并发执行的数据库事务保持正确性和一致性。
当多个用户同时访问数据库时，可能会遇到以下问题：丢失修改、不可重复读、脏读和幻读等。
为了解决这些问题，数据库管理系统采用了多种并发控制实现技术。
首先，锁是最基本的并发控制技术之一。
锁可以分为共享锁和排他锁。
共享锁允许多个用户同时读取同一数据，但是不允许修改。
排他锁则会阻止其他用户读取和修改数据，直到锁被释放。
锁的类型和粒度会对并发控制的性能产生影响，因此需要综合考虑系统的并发负载和性能需求来选择恰当的锁类型和粒度。
其次，多版本并发控制（MVCC）是一种常用的并发控制实现技术。
MVCC通过在每个数据项上保存多个版本来管理并发访问。
当用户进行读取操作时，可以自由访问不同版本的数据，而不会产生冲突。
只有在用户希望修改数据时，才会检查是否存在冲突。
通过采用MVCC，可以提高数据库的并发性能和并发事务的吞吐量。
再次，时间戳是一种可靠的并发控制实现技术。
每个事务在执行之前会被分配一个唯一的时间戳。
当事务执行读取或修改操作时，会检查其所依赖的数据项的时间戳，以确保读取或修改的数据是具有一致性的。
时间戳技术可以有效地处理事务间的冲突，并保证数据库的一致性和完整性。
此外，快照隔离是一种常见的并发控制技术。
每个事务在执行之前会创建数据库的一个快照，该快照包含数据库中所有数据的副本。
事务在执行期间只能访问快照中的数据，而不会被其他并发事务的修改所影响。
快照隔离能够提供较高的并发性能和数据一致性，是许多商业数据库系统中广泛应用的技术之一。
分布式数据库中的并发控制
t0
100
t1 FIND x
t2
FIND x
t3 x:=x-30
t4
x:=x * 2
t5 UPDATE x
t6
70
UPDATE x
t7
200
图5.1(a)在时间t7丢失了事务T1的更新
注：FIND表示从数据库中读值
UPDATE表示把值写回到数据库
2.不一致分析问题（不可重读）
时间 更新事务T1 数据库中x的值 更新事务T2
通常，以Ti表示某个事务，以Ri（x）表示i事 务对数据项x的读操作，以Wi（x）表示i事务对数 据项x的写操作.事务的一个操作序列称为一个调 度（schedule或history），一般以字母S表示。 例如：S： R1（x） R2（y） W2（y） R2（x）W1（x） W2（x）
S 是关于两个事务T1，T2的一个调度
如果有两个事务Ti和Tj，Ti 的所有操作都先于Tj 的操作，那么这两个事务为串行执行的，必定不
会有冲突。
2.串行调度
设有一组事务T={T1，T2， ···Tn}，如果事务Ti的 所有操作都先于事务Tj的操作，记为Ti<Tj。若一个调 度S，其每个事务的执行均有Ti<Tj，对所有的i≠j，记 为S={···<Ti<Tj<···}称S是一个串行调度。
4）调度S5和S4等价，所以S5是一致调度，也是可 串行化调度。
由此可见： 1）同一事务集上的可串行化调度，结果未必相同；
S5和S2 2）一个可串行化调度必定与某个串行调度等价，且
是一致调度； 3）一致调度不一定是可串行化调度；S3 4）同一事务集的几个可串行化调度，它们的结果未
必相同。
5.1.4 分布式事务的可串行化调度
数据库第11章并发控制
2021/4/6
兰彬制作
13
不可重复读的3种情况
3. 事务1按照一定的条件，从数据库中读取了某 些数据记录后，事务2插入了一些记录，当事 务1再次按相同条件读取数据时，发现多了一 些记录。
后两种不可重复读有时也称为幻影现象
2021/4/6
兰彬制作
14
3. 读“脏”数据
事务1修改某一数据，并将其写回磁盘上的数 据库中。
②
T2 读C=200
③ ROLLBACK C 恢复为100
2021/4/6
兰彬制作
16
11.2 封锁
什么是封锁
✓封锁就是：事务 T 在对某个数据对象（例如 表、记录等）操作之前，先向系统发出请求， 对其加锁；
✓加锁后事务 T 就对该数据对象有了一定的控 制，在事务 T 释放它的锁之前，其它的事务 不能更新此数据对象。
超时法的基本思想：
✓ 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
优点： 实现简单 缺点：
✓ 有可能误判死锁
✓ 时限若设置得太长，死锁发生后不能及时
发现
2021/4/6
兰彬制作
42
检测死锁：事务等待图法
用事务等待图动态反映所有事务的等待情况：
✓事务等待图是一个有向图G=(T，U) ✓T为结点的集合，每个结点表示正运行的事务 ✓U为边的集合，每条边表示事务等待的情况
2021/4/6
兰彬制作
4
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
2021/4/6
兰彬制作
数据库中的并发控制与锁设计
数据库中的并发控制与锁设计在数据库管理中，数据库的并发控制和锁设计是至关重要的一部分。
并发控制是指数据库系统在多个用户同时访问和修改数据时所需采取的一系列措施，以保证数据的完整性和一致性。
而锁设计又是并发控制中的重要组成部分，它能够有效防止不同用户之间产生的数据冲突问题，并确保事务的正确执行。
在一个数据库系统中，多个用户可以并发地读取和修改数据库中的数据。
然而，在并发访问下，容易出现脏读、不可重复读和幻读等问题。
为了解决这些问题，数据库系统采用了一系列的技术手段来进行并发控制。
首先来介绍一下数据库中常用的一种并发控制技术，即事务。
事务是数据库中一组逻辑上相关的操作的集合，它们组成一个不可分割的执行单元。
在事务的执行过程中，数据库需要同时满足ACID原则：原子性、一致性、隔离性和持久性。
为了实现事务的隔离性，数据库系统通过锁的控制来避免并发访问带来的数据冲突。
锁的设计通常包括两种基本类型，即共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务同时读取一个数据，而排他锁则要求一个事务对一个数据进行独占性的读写操作。
在实践中，锁机制有多种不同的设计方式。
最常见的方式包括两阶段锁协议、多粒度锁以及时间戳排序等。
两阶段锁协议是最基本的并发控制协议之一。
它要求在事务的执行过程中，先获取锁，在释放锁之前，不能再申请新的锁。
多粒度锁是一种提高并发性能的技术，它根据数据访问的粒度不同，选择不同的锁类型。
时间戳排序则是一种通过时间戳来排序并发事务执行的技术，保证事务之间的相对顺序。
除了锁之外，数据库系统还可以采用其他一些并发控制方法，如多版本并发控制（MVCC）和乐观并发控制。
MVCC通过为每个事务保存一个版本号来实现并发访问。
在此基础上，乐观并发控制更为灵活，它通过判断事务在提交时是否会引发数据冲突，从而决定是否允许该事务提交。
乐观并发控制在读多写少的场景下表现出色。
在实际应用中，数据库的并发控制设计还需考虑到性能和可扩展性的问题。
数据库并发控制及SQLServer的并发控制机制
数据库并发控制及SQLServer的并发控制机制在多⽤户和⽹络环境下，数据库是⼀个共享资源，多个⽤户或应⽤程序同时对数据库的同⼀数据对象进⾏读写操作，这种现象称为对数据库的并发操作。
显然并发操作可以充分利⽤系统资源，提⾼系统效率。
虽然如此，但是如果对并发操作不进⾏控制会造成⼀些错误。
对并发操作进⾏的控制称为并发控制。
并发控制机制是衡量⼀个DBMS的重要性能指标之⼀。
10.1 事务及并发控制的基本概念10.1.1 事务的概念所谓事务是⽤户定义的⼀个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是⼀个不可分割的⼯作单位。
例如，在关系数据库中，⼀个事务可以是⼀条SQL语句、⼀组SQL语句或整个程序。
事务和程序是两个概念。
⼀般地讲，⼀个程序中包含多个事务。
事务的开始与结束可以由⽤户显式定义。
如果⽤户没有显式地定义事务，则由DBMS按默认⾃动划分事务。
在SQL语⾔中，定义事务的语句有三条：BEGINTRANSACTION；COMMIT；ROLLBACK事务通常是以BEGINTRANSACTION开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。
COMMIT的作⽤是提交，即提交事务的所有操作。
事务提交是将事务中所有对数据的更新写回到磁盘上的物理数据库中去，事务正常结束。
ROLLBACK的作⽤是回滚，即在事务运⾏的过程中发⽣了某种故障，事务不能继续执⾏，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消，回滚到事务开始时的状态。
10.1.2 事务的特性事务具有4个特性，即原⼦性、⼀致性、隔离性和持续性。
1.原⼦性(Atomicity):事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。
也就是说，事务是作为⼀个整体单位被处理，不可以被分割。
2.⼀致性(Consistency)：事务执⾏的结果必须使数据库处于⼀个⼀致性状态。
当数据库中只包含成功事务提交的结果时，就说数据库处于⼀致性状态。
如果数据库系统运⾏中发⽣故障，有些事务尚未完成就被迫中断，这些未完成事务对数据库所做的修改有⼀部分已写⼊物理数据库，这时数据库就处于⼀种不正确的状态，或者说是不⼀致状态，数据库系统必须确保事务的⼀致性。
数据库的并发访问控制与死锁处理
数据库的并发访问控制与死锁处理Introduction在计算机科学领域，数据库是一种重要的数据存储和管理方式。
随着计算机技术的进步，人们对数据库的需求也越来越高。
然而，在多用户环境下并发访问数据库可能导致一些问题，如数据不一致和死锁。
本文将探讨数据库的并发访问控制与死锁处理的相关问题。
并发访问控制并发访问控制是指多个用户同时访问数据库时，如何保证数据的一致性和完整性。
在数据库系统中，通常使用锁机制来实现并发访问控制。
锁可以分为共享锁和排他锁。
共享锁允许多个用户同时读取同一份数据，而排他锁则保证只有一个用户能够修改数据。
然而，过度使用锁可能导致性能下降。
因此，数据库管理系统通常会根据具体情况选择不同的锁策略。
例如，有些数据库系统支持行级锁，这允许多个用户同时访问同一表中的不同行。
另外，通过合理地设置事务隔离级别，可以进一步控制并发访问。
死锁处理死锁是指在多个并发事务中，每个事务都在等待其他事务释放资源，导致无法继续执行的情况。
死锁是数据库中的一个严重问题，它可能导致系统崩溃或性能下降。
为了解决死锁问题，数据库管理系统通常采用死锁检测和死锁恢复机制。
死锁检测可以通过检查系统中的资源分配图来判断是否存在死锁。
如果存在死锁，系统可以选择终止其中一个事务以解除死锁。
死锁恢复机制可以通过回滚事务来解除死锁。
除了死锁检测和死锁恢复机制，一些数据库管理系统还提供死锁预防和死锁避免机制。
死锁预防通过限制资源请求来避免可能引发死锁的操作。
死锁避免则是通过动态地分配资源来避免死锁的发生。
并发访问控制与死锁处理的挑战尽管数据库管理系统提供了多种并发访问控制和死锁处理机制，但实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，数据库的并发访问需要考虑多个用户同时读写数据的情况下如何保证一致性。
这涉及到事务及其隔离级别、锁的粒度和类型选择等问题。
其次，死锁处理需要及时检测和解除死锁，以确保系统的稳定性。
然而，在大规模数据库中，死锁检测和恢复可能会消耗大量的计算资源和时间。
实验11：数据库的并发控制
实验11：数据库并发控制一．实验目的1. 理解数据库的一致性和并发性概念。
2. 掌握SQL Server的封锁机制。
二．实验内容1. 通过调用sp_lock存储过程，查看SQL Server自动加锁信息；2. 掌握SQL Server 中自定义封锁的基本原理；3. 利用封锁和事务隔离解决并发操作所带来的问题。
三．实验步骤1. 理解实践SQL Server的自动封锁技术（1）启动SSMS服务，新建一个查询窗口，执行如下更新语句：Use JXGLBEGIN TRANSACTIONUPDATE studentSET sdept='计算机科学与技术系'WHERE sdept='计算机系';注意查看运行结果，记录该语句更新了多少行数据．．．．．．．．?（2）输入“exec sp_lock”语句，调用系统存储过程sp_lock，该存储过程可以显示当前数据库的封锁信息。
结果如下：理解：对上述结果进行分析，执行数据更新操作时，DBMS会自动在何种粒度的数据对象上添加什么类型的封锁？请将分析结果誊写在实验报告上。
（3）在（1）中的数据更新语句最后添加“RollBack Tran”语句，执行语句，撤销事务。
然后再次调用sp_lock存储过程，查看当前的封锁信息，分析原因，并将分析结果誊写在实验报告上。
2.实践SQL Ser ver的用户自定义封锁并发操作带来的数据不一致性有三种情况：丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。
利用SQL Server提供的用户自定义封锁可以解决这些问题。
相关原理（详情可查阅联机丛书中的“访问和更改关系数据->锁定”一节的内容）：可以给select等语句指定holdlock（共享锁），tablockx（表级排它锁）、uplock（更新锁）等自定义锁，用以控制对数据的并发访问。
自定义封锁实验内容：新建两个查询窗口水平排列，模拟为两个连接到SQL Server服务器的客户端。
数据库事务与并发控制
数据库事务与并发控制数据库事务和并发控制是数据库管理系统中重要的概念。
事务是指一系列数据库操作组成的单个逻辑工作单元，它要么全部执行，要么全部回滚。
并发控制是指数据库管理系统控制多个事务并发执行，保持数据的一致性与正确性的机制。
数据库事务是保证数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性的机制。
原子性是指事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部不执行；一致性是指事务将数据库从一种一致状态转换为另一种一致状态；隔离性是指事务之间互相隔离，一个事务的部分结果不会对其他事务可见；持久性是指事务一旦提交，对数据的修改将永久保存在数据库中。
为了保证事务的原子性和持久性，数据库管理系统使用日志机制。
当一个事务执行时，它的每个操作都会被记录在日志中，以保证在发生崩溃等异常情况时，数据库可以通过重做日志将数据恢复到事务开始前的状态。
此外，数据库管理系统会维护一个事务表，用于记录每个事务的状态，从而实现事务的恢复与回滚。
并发控制是为了解决数据库中多个事务并发执行可能引发的问题。
当多个事务并发访问和修改数据库时，可能会产生读、写冲突、脏读、不可重复读和幻读等问题。
读写冲突指当一个事务修改某个数据时，另一个事务正在读取同一个数据，可能会导致读取到不正确的数据；脏读指一个事务读取到了另一个事务尚未提交的数据；不可重复读指一个事务在相同的查询条件下多次读取同一数据，但获得的结果不同；幻读指一个事务在相同的查询条件下多次执行查询，但获得的结果不同。
数据库管理系统采用锁机制来实现并发控制。
锁分为共享锁和排它锁，共享锁允许多个事务同时读取同一数据，而排它锁只允许一个事务修改数据。
当事务要对某个数据进行读取或修改时，需要先获得相应的锁。
数据库管理系统使用两段锁协议来保证事务的隔离性和一致性。
根据两段锁协议，一个事务在执行过程中分为两个阶段：上半部阶段（加锁阶段）和下半部阶段（解锁阶段）。
在上半部阶段，事务可以获取锁，但不能释放；在下半部阶段，事务可以释放锁，但不能获取。