数据库原理及应用 第11章-并发控制(2学时)
国开学习网电大数据库应用技术第11章测验答案
国开学习网电大数据库应用技术第11章测验答案以下是对国开研究网电大数据库应用技术第11章测验的答案：1. 数据库事务具有ACID特性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
3. 数据库的并发控制机制包括两阶段封锁（Two-Phase Locking）、时间戳（Timestamp）和多版本并发控制（MVCC）。
4. 数据库索引是一种用于加快数据访问速度的数据结构。
常见的索引类型有B树索引、哈希索引和位图索引。
5. 在数据库设计中，关系模型用于描述数据之间的关联关系。
关系模型包括实体（Entity）、属性（Attribute）和关系（Relationship）。
6. SQL（Structured Query Language）是一种用于管理关系型数据库的编程语言。
SQL可以用于创建、查询和操作数据库中的数据。
7. 数据库触发器（Trigger）是一种在特定事件发生时自动执行的程序。
触发器可以用于实现数据的自动更新和完整性约束。
8. 数据库备份是一种用于保护数据免受数据丢失的措施。
常见的数据库备份方式包括完全备份、增量备份和差异备份。
9. 数据库性能优化是一种通过优化数据库结构和查询语句，提高数据库查询性能和响应速度的方法。
常见的优化手段包括索引优化和查询优化。
10. 数据库安全性是指保护数据库免受非法访问和数据泄露的一种措施。
常见的数据库安全措施包括访问控制、加密和审计。
以上就是对国开研究网电大数据库应用技术第11章测验的答案。
如有其他问题，请随时咨询。
数据库原理之并发控制
数据库原理之并发控制并发控制是数据库管理系统中非常重要的一部分，它涉及到同时对数据库进行读写操作时的问题。
并发控制的目标是确保数据的一致性和可靠性，同时提高系统的性能和吞吐量。
在数据库中，同时进行读写操作可能导致以下问题：丢失修改、脏读、不可重复读和幻读。
并发控制的目标是解决这些问题，确保多个事务同时对数据库进行操作时，数据的一致性仍能得到保障。
为了达到并发控制的目标，数据库管理系统通常使用锁和事务的概念。
锁是数据库管理系统提供的一种机制，用于保护数据不被并发访问时产生的问题。
常见的锁有共享锁和排它锁。
共享锁允许多个事务同时读取数据，但阻止其他事务对数据进行修改。
排它锁禁止其他事务对数据进行读取和修改。
事务是一组数据库操作的逻辑单元，它将多个操作捆绑在一起，以确保它们能够作为一个原子操作运行。
事务具有四个属性，分别是原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
并发控制主要关注隔离性这个属性。
数据库管理系统会使用不同的并发控制技术来保证事务的隔离性。
其中最常见的技术是两阶段锁协议和多版本并发控制（MVCC）。
两阶段锁协议分为两个阶段：加锁阶段和解锁阶段。
在加锁阶段，事务申请和获得需要的锁，确保操作的原子性。
在解锁阶段，事务释放已经持有的锁，为其他事务提供机会。
多版本并发控制（MVCC）是一种基于时间戳的并发控制技术。
每个事务在开始时会被分配一个唯一的时间戳，用于标识事务的顺序。
数据库中的每个数据项都有一个或多个版本，每个版本都有一个时间戳，用于标识该版本创建的时间。
事务只能读取在其开始之前创建的版本，从而避免了脏读和不可重复读的问题。
除了锁和事务，数据库管理系统还使用了其他的并发控制技术，例如并发控制图（Concurrency Control Graph）、多粒度锁（Multigranularity Locking）和死锁检测和处理。
数据库并发控制
数据库并发控制数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库时，保证数据一致性和并发执行效率的技术手段。
随着应用程序的复杂性和用户并发访问的增加，数据库并发控制显得尤为重要。
本文将探讨数据库并发控制的原理、常见的并发控制技术和实现方法。
一、并发控制原理在了解并发控制技术之前，我们先来了解一下并发控制的原理。
数据库并发控制的目标是要确保多个事务并发执行时，数据库的状态保持一致。
为了实现这个目标，数据库系统采用了以下基本原理：1. 事务隔离性：各个事务之间应该是互相隔离的，一个事务的执行不应该影响其他事务的执行。
2. 数据一致性：事务执行的结果必须是符合数据库的完整性约束和业务逻辑的。
3. 并发控制：对并发执行的事务进行调度和控制，防止数据的不一致和丢失。
二、并发控制技术1. 锁定机制锁定机制是最常见的并发控制技术之一。
通过给数据库的数据对象加锁，来控制事务对数据的访问。
常见的锁定技术有：共享锁、排他锁、意向锁等。
锁定机制能够有效地解决并发访问数据库时的数据一致性问题，但可能会导致死锁和性能下降的问题。
2. 多版本并发控制（MVCC）MVCC是一种乐观并发控制技术，通过为每个事务分配一个时间戳，并在数据库中保存数据的历史版本，从而实现事务的隔离性和并发执行效率。
MVCC不会对数据进行加锁，因此可以避免死锁问题，但可能会增加存储空间的消耗。
3. 时间戳序列化（TSO）时间戳序列化是一种并发控制技术，通过为每个事务分配一个时间戳，并将事务按照时间戳的大小进行排序，从而保证事务的执行顺序和数据的一致性。
TSO可以避免死锁问题，但可能会导致事务的回滚和重新执行。
三、并发控制实现方法在实际应用中，数据库并发控制可以通过以下几种方法来实现：1. 悲观并发控制（PCC）悲观并发控制是一种基于锁定机制的实现方法，它假设并发访问数据库的事务可能产生冲突，因此在事务执行之前，会对数据对象进行锁定，以避免数据的不一致和丢失。
王珊《数据库系统概论》章节题库(并发控制)【圣才出品】
第11章并发控制一、选择题1．实现数据库并发控制的主要方法是（）。
A．授权B．索引C．日志D．封锁【答案】D【解析】数据库管理系统对事务的并发执行进行控制，以保证数据库一致性，最常用的方法是封锁的方法，即当一个事务访问某个数据项时，以一定的方式锁住该数据项，从而限制其他事务对该数据项的访问。
2．在并发控制技术中最常用的是封锁，对于共享锁（S）和排他锁（X）来说，下面列出的相容关系中，哪一个是正确的（）。
A．X-X：相容B．S-S：相容C．S-X：相容D．X-S：相容【答案】B【解析】为了避免发生并发操作引起的数据不一致性问题，则采用数据封锁技术实现并发控制。
封锁是防止存取同一资源的用户之间相互干扰的机制，即当一个用户对数据库某个数据对象执行修改操作时，对该部分数据加锁，拒绝其他用户对该部分的并发访问要求，直至该事务执行完毕才释放数据对象；所以只有当两事务都是读取数据且都加S锁时才相容。
3．如果系统发生死锁，参与死锁的进程的个数至少是（）个。
A．3B．1C．2D．4【答案】C【解析】由于各进程互相独立地活动，不断申请和释放软硬件资源，可能会出现这样一种状态：两个或两个以上的进程彼此等待对方拥有的而又不会释放的资源，则所有进程都不能进一步向前运行，这种状态就称为死锁。
因此，参与死锁的进程至少是两个。
4．对数据对象施加封锁可能会引起活锁和死锁问题，避免活锁的简单方法是采用（）的策略。
A．顺序封锁法B．依次封锁法C．优先级高先服务D．先来先服务【答案】D【解析】活锁：某个事务永远得不到对某个数据资源的封锁，从而永远处于等待状态的现象；采用先来先服务的策略可以有效地避免活锁。
5．二级封锁协议可防止（）。
A．不可重复读、丢失修改B．读“脏”数据C．读“脏”数据、丢失修改D．不可重复读、读“脏”数据【答案】C【解析】一级封锁协议可防止丢失修改；二级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据；三级封锁协议可防止丢失修改、读“脏”数据和不可重复读。
数据库系统原理教程课后习题及答案(第十章)
第11章并发控制1 ．在数据库中为什么要并发控制？答：数据库是共享资源，通常有许多个事务同时在运行。
当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和／或修改同一数据的情况。
若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。
所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。
2 ．并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法能避免各种不一致的情况？答：并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读“脏’夕数据。
( l ）丢失修改（lost update ) 两个事务 Tl 和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了（覆盖了） Tl 提交的结果，导致Tl 的修改被丢失。
( 2 ）不可重复读（ Non 一 Repeatable Read ) 不可重复读是指事务 Tl 读取数据后，事务几执行更新操作，使 Tl 无法再现前一次读取结果。
( 3 ）读“脏”数据（ Dirty Read ) 读“脏’夕数据是指事务 Tl 修改某一数据，并将其写回磁盘，事务几读取同一数据后， Tl 由于某种原因被撤销，这时 Tl 已修改过的数据恢复原值，几读到的数据就与数据库中的数据不一致，则几读到的数据就为“脏”数据，即不正确的数据。
避免不一致性的方法和技术就是并发控制。
最常用的技术是封锁技术。
也可以用其他技术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。
3 ．什么是封锁？基本的封锁类型有几种？试述它们的含义。
答：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，其他的事务不能更新此数据对象。
封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。
基本的封锁类型有两种：排它锁（ Exclusive Locks ，简称 x 锁）和共享锁 ( Share Locks，简称 S 锁）。
排它锁又称为写锁。
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。
《数据库原理与应用》课程教学大纲
《数据库原理与应用》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程代码：（二）课程中文名称：数据库原理与应用（三）课程英文名称：Principle and Application of Database（四）课程性质：专业基础课程（五）适用专业：计算机科学与技术、软件工程、大数据与人工智能（六）开课单位：（七）教学时间安排：第 3学期（八）先修课程：计算机基础、高级语言程序设计（九）后续课程：网络程序开发、大数据技术原理及应用（十）学时、学分：32学时、2学分二、课程目标《数据库原理与应用》是计算机类各专业的必修课，是一门重要的专业基础课。
原理部分以数据库技术的实际应用为目标，重点讲述数据库的基础知识、基本原理和基本技术；应用部分以数据库应用开发为主，介绍数据库应用系统的设计方法、步骤和范例。
通过本课程学习，使学生在掌握数据库系统基本概念、原理的基础上，能熟练使用SQL语言在某一个具体的数据库管理系统上进行应用操作；掌握数据库原理、方法及步骤，具有数据库设计以及应用数据库管理系统的基本能力。
达成支撑专业学习成果相应的指标点。
课程目标对学生能力要求如下：课程目标1. 逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解数据库相关教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构。
课程目标2. 掌握关系代数语言的使用；能够熟练使用SQL语句进行数据操纵和数据定义。
课程目标3. 了解关系模型的基本概念；掌握关系数据库规范化理论，能够利用分解算法将关系模式进行合理的分解；掌握数据库设计方法和数据库系统维护的相关概念和应用。
课程目标4. 能够在MySQL平台环境和开发工具下使用SQL语句进行数据操纵和数据定义。
课程目标5. 具备良好的沟通、表达和团队协作能力。
三、教学内容与课程目标的关系第1章数据库系统的基本原理1.章节学时：1学时2.教学内容：（1）数据库系统概述（数据库系统概念；数据管理技术的产生和发展；数据库系统组成）。
数据库并发控制的方法与原理
数据库并发控制的方法与原理数据库并发控制是数据库管理系统中一个重要的概念，它解决了当多个用户同时访问数据库时可能出现的数据冲突和一致性问题。
在并发环境下，如果多个用户对同一数据进行读写或写操作，就很容易导致数据的不一致性，因此需要使用并发控制方法来保证数据库操作的正确性和一致性。
一、并发控制的原理并发控制的目标是保证数据库的一致性、事务的隔离性和并发操作的正确性。
它主要通过锁和并发控制算法来实现。
并发控制的原理可以概括为以下几个方面：1. 锁机制：锁是最常用的并发控制方法之一。
它可以把数据对象加锁，使得其他用户无法同时访问该对象。
在事务进行读写操作前，必须先获得该数据对象的锁，并在事务结束后释放锁。
通过锁的协调和管理，可以保证并发操作的正确性和一致性。
2. 事务隔离级别：数据库系统通过设置事务的隔离级别来控制并发操作。
常见的隔离级别有四个：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法和效果有一定的影响。
3. 事务调度算法：数据库系统中的并发控制器会对并发的事务进行调度和管理，以保证事务的正确执行和顺序。
事务调度算法包括优先级调度、等待图调度和时间戳调度等。
它们可以根据事务的需求和依赖关系来决定事务的执行顺序，并避免死锁等并发问题。
二、并发控制的方法在数据库管理系统中，有多种方法可以实现并发控制，下面介绍其中的一些常用方法：1. 两段锁定（Two-Phase Locking）：这是最基本的锁方法之一。
该方法要求事务通过两个阶段进行操作：增长（Growing）阶段和收缩（Shrinking）阶段。
在增长阶段，事务只获取锁并可以对数据进行读取操作；在收缩阶段，事务只释放锁，不再获取新的锁。
通过严格控制锁的操作顺序和释放时机，可以避免死锁等并发问题。
2. 死锁检测与解决：死锁是一种并发控制中常见的问题，当多个事务相互等待锁时可能会发生。
数据库系统原理并发控制课件
并发控制概述（续）
并发操作带来数据的不一致性实例 [例1]飞机订票系统中的一个活动序列
① 甲售票点(甲事务)读出某航班的机票余额A，设A=16； ② 乙售票点(乙事务)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，所以A为15，
把A写回数据库； ④ 乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1，所以A为15，
T2
Xlock B 等待 等待 等待 等待 等待 等待 等待 等待
使用封锁机制解决不可重复读问题
T1 ④
⑤
T2 获得XlockB R(B)=100 B←B*2 W(B)=200 Commit Unlock B
使用封锁机制解决读“脏”数据问
T1 ① Xlock C
题 T2
R(C)=100
C←C*2
❖ 上面飞机订票例子就属此类
丢失修改（续）
T1
T2
① R(A)=16
②
R(A)=16
③ A←A-1 W(A)=15
④
A←A-1
W(A)=15
丢失修改
2. 不可重复读
❖ 不可重复读是指事务T1读取数据后，事务T2 执行更新操作，使T1无法再现前一次读取的结果。
❖ 不可重复读包括三种情况： (1)事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，
❖ 并发控制机制是衡量DBMS性能的重要指标之一。
第十一章 并发控制
11.1 并发控制概述 11.2 封锁 11.3 活锁和死锁 11.4 并发调度的可串行性 11.5 两段锁协议 11.6 封锁的粒度 11.7 小结
11.1 并发控制概述
❖ 并发控制机制的任务 ▪ 对并发操作进行正确调度 ▪ 保证事务的隔离性和一致性 ▪ 保证数据库的一致性
数据库第11章并发控制ppt课件
T2
Xlock A 等待 等待
④
⑤
2019/12/27
获得 Xlock A 读A=15
A←A-1，写回A=14
兰彬C制o作mmit，Unlock A
23
一级封锁协议：读“脏”数据
T1 ① Xlock A
获得 ② 读A=16
A←A-1 写回A=15 ③
T2 读A=15
④ Rollback
Unlock A
共享锁 — 读锁，S锁
若事务 T 对数据对象A 加上 S 锁，则其它事
务只能再对A 加 S 锁，而不能加 X 锁，直到
T 释放 A 上的 S 锁。
2019/12/27
兰彬制作
19
封锁的相容矩阵
T2 X
-
T1
X
N
N
Y
S
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
Y=Yes，相容的请求
N=No，不相容的请求
2019/12/27
兰彬制作
20
11.3 封锁协议
在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，需要约定 一些规则：封锁协议（Locking Protocol）
何时申请X锁或S锁 持锁时间 何时释放X锁或S锁
常用的封锁协议：三级封锁协议
2019/12/27
兰彬制作
21
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 到该事务结束才释放
标志之一
2019/12/27
兰彬制作
5
11.1 并发控制概述
并发控制机制的任务
对多个事务的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
数据库原理与应用教程(尹志宇著)课后习题答案下载
数据库原理与应用教程（尹志宇著）课后习题答案下载尹志宇的著作《数据库原理与应用教程》是xx年清华大学出版社出版的图书，作者是尹志宇。
今天要与大家分享的是数据库原理与应用教程（尹志宇著），希望对大家有帮助!点击此处下载数据库原理与应用教程（尹志宇著）课后习题《数据库原理与应用教程:SQLServer》全面讲述数据库的基本原理和SQLServerxx的应用，全书以理论够用、实用，以实践为重点的原则，使读者能够快速、轻松地掌握SQLServer数据库技术与应用。
数据库原理与应用教程中第1～5章讲述数据库的基本理论知识，其内容包括数据库系统概述、数据模型、关系数据库、关系规范化基础、数据库设计。
第6～14章讲述数据库管理系统SQLSetverxx的应用，其内容包括SQLSetverxx数据库基础，Transact-SQL语言基础，数据库和表，数据库查询，索引和视图，存储过程、触发器和游标，事务与并发控制，数据库的备份与还原，数据库的安全管理;第15章利用一个实例介绍基于C#.NET的SQLServer数据库系统开发过程。
为便于学习，每章还配有丰富的习题。
《数据库原理与应用教程:SQLServer》可作为大学本科生“SQLServer数据库”课程的教学用书，也可以作为培养数据库系统工程师的培训教材，还可以作为数据库管理人员及数据库应用系统开发人员的参考用书。
第1章数据库系统概述第2章数据模型第3章关系数据库第4章关系规范化基础第5章数据库设计第6章SQLServerxx基础第7章Transact-SQL语言基础第8章数据库和表第9章数据库查询第10章视图和索引第11章存储过程、触发器和游标第12章事务与并发控制第13章数据库的备份与还原第14章数据库的安全管理第15章基于C#、NET的数据库系统开发参考文献1.数据库原理及应用教程试题及答案2.数据库答案-阳光大学生网3.数据库原理与实践教程模拟试题及参考答案4.数据库原理及应用教程试题及答案。
《MySQL数据库原理、设计与应用》第11章课后习题答案
第十一章一、填空题1.InnoDB2.前缀索引3.意向锁4.MERGE5.OPTIMIZE TABLE二、判断题1.对2.错3.对4.对5.对三、选择题1. C2. C3. A4. C5. D四、简答题1.请说出MyISAM与InnoDB存储引擎至少5点区别。
答：①InnoDB存储引擎支持外键，而MyISAM存储引擎不支持。
②InnoDB存储引擎支持行级锁和表级锁,而MyISAM存储引擎仅支持表级锁。
③InnoDB存储引擎支持事务,而MyISAM存储引擎不支持。
④InnoDB存储引擎支持多版本并发控制,而MyISAM存储引擎不支持⑤InnoDB存储引擎的数据索引文件都保存一个表空间中（后缀为idb）,而MyISAM存储引擎中的数据和索引文件分别存储到后缀为myd和myi的文件中。
⑥InnoDB存储引擎是索引组织表,而MyISAM存储引擎是堆表。
2.请简述profile机制的意义以及使用场景。
答：profile机制可用于分析SQL性能消耗的分布情况，当使用EXPLAIN无法积极查询缓慢的SQL语句时，可以使用profile机制对SQL进行更加细致的分析，获取SQL语句执行的更加详细的时间，找出SQL所花的时间大部分消耗在哪个部分，确认SQL的性能瓶颈，从而指定相关的解决办法。
五、实训题11.为shop. sh_order_goods数据表在order_id和goods_id字段上创建一个唯一性的复合索引。
mysql> ALTER TABLE shop.sh_order_goods-> ADD UNIQUE INDEX order_goods(order_id,goods_id);Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 02.创建一个与shop.sh_user表相同结构的数据表mydb.p_user，使用HASH算法将数据分到5个区中存储。
数据库原理及应用 第11章-并发控制(2学时)
保证并发调度的正确性
三级封锁协议
保证数据一致性
遵守第三级封锁协议必然遵守两段协议
一、 概述 二、 封锁
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
1. 封锁粒度 2. 多粒度封锁 3. 意向锁
1. 封锁粒度
（1）什么是封锁粒度
封锁的对象:逻辑单元，物理单元
当 几个事务串行执行的结果与并行执行的正确结果
一致时，把这种用串行方式代替并行方式的策略称为
可串行化（Serializable）的调度。
可串行性是并行事务正确性的唯一准则
如何保证？
从理论上讲，可串行化调度是最简单的调度策略， 但用户不能充分共享数据库资源。
保证方法：两段锁协议
两段锁协议
① 对数据读、写前，首先获得对该数据的封锁 ② 释放封锁后，不再获得任何封锁 “两段”锁的含义 第一阶段：获得封锁，也称扩展阶段 第二阶段：释放封锁，也称收缩阶段
逻辑单元: 属性值集合、元组、关系、索引项、数据库 物理单元：页（数据页或索引页）、物理记录等
封锁对象可大可小
封锁对象的大小称为封锁的粒度
一个系统同时支持多种封锁粒度
（2）选择封锁粒度的原则
封锁的粒度越
系统被封锁的对象
大 小
少 多
封锁粒度与并 发度、系统开 销成反比
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。
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。
- 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)。
并发控制
多事务运行
1. 串行执行 ：不能充分利用资源 2. 交叉并发 ：减少处理机的空闲，提高效率 3. 同时并发 ：最理想的方式，但受制于硬件环境
事务并发执行带来的问题
存取不正确的数据
破坏事务的隔离性和数据库的一致性
一、 概述 二、 封锁
1. 丢失修改
2. 不可重复读 3. 读“脏”数据
当 几个事务串行执行的结果与并行执行的正确结果
一致时，把这种用串行方式代替并行方式的策略称为
可串行化（Serializable）的调度。
可串行性是并行事务正确性的唯一准则
如何保证？
从理论上讲，可串行化调度是最简单的调度策略， 但用户不能充分共享数据库资源。
保证方法：两段锁协议
两段锁协议
① 对数据读、写前，首先获得对该数据的封锁 ② 释放封锁后，不再获得任何封锁 “两段”锁的含义 第一阶段：获得封锁，也称扩展阶段 第二阶段：释放封锁，也称收缩阶段
并行事务若遵守两段锁协议，则是可串行的、执行 结果是正确的。 遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件，因此 可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合两 段锁协议。
1. 两段锁协议与一次封锁法
一次封锁法遵守两段锁协议 遵守两段锁协议的事务可能发生死锁
2. 两段锁协议Vs.三级封锁协议 不同目的的协议 两段锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的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。 封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。
保证并发调度的正确性
三级封锁协议
保证数据一致性
遵守第三级封锁协议必然遵守两段协议
一、 概述 二、 封锁
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
1. 封锁粒度 2. 多粒度封锁 3. 意向锁
1. 封锁粒度
（1）什么是封锁粒度
封锁的对象:逻辑单元，物理单元
T2
读A=16
③ A←A-1
写回A=15 A←A-1
④
写回A=15
丢失修改
Xlock A 等待 获得Xlock A 读A=15 A←A-1 写回A=14 Commit Unlock A
T1 ① 读C=100 C←C*2 写回C ② ③ ROLLBACK C恢复为100
T2
T1 ① Xlock C 获得 ② 读A=100 C←C*2 写回C ③ ④ Rollback Unlock A
先来先服务的策略
2. 死锁
T1
Xlock R1 . . . Xlock R2 等待 等待 等待 .
T2
. . Xlock R2 . . Xlock R1 等待 等待 .
两个或多个事务封锁数
据对象后，又请求加锁对
方的封锁对象，从而出现
死等待的现象。
（1）死锁的预防 ——破坏产生死锁的条件
一次封锁法 存在的问题： 扩大封锁范围、降低并发度 结论：
① 意向共享锁（IS锁）
如果对一个数据对象加 IS 锁，表示它的后裔结点
拟（意向）加S锁。
例：要对某个元组加 S锁，则要首先对关系和数据 库加IS锁
② 意向排它锁（IX锁）
如果对一个数据对象加IX锁，表示它的后裔结点
拟（意向）加X锁。
例：要对某个元组加X锁，则要首先对关系和数据库
加IX锁。
③ 共享意向排它锁（SIX锁）
逻辑单元: 属性值集合、元组、关系、索引项、数据库 物理单元：页（数据页或索引页）、物理记录等
封锁对象可大可小
封锁对象的大小称为封锁的粒度
一个系统同时支持多种封锁粒度
（2）选择封锁粒度的原则
封锁的粒度越
系统被封锁的对象
大 小
少 多
封锁粒度与并 发度、系统开 销成反比
并发度
系统开销
可重 复读
操作结 事务结 操作结 事务结 不丢失 不读脏 束释放 束释放 束释放 束释放 修改 数据 1级封 锁协议 2级封 锁协议 3级封 锁协议
√ √ √ √ √
√ √ √ √ √ √
一、 概述 二、 封锁
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
1. 活锁
如何避免？
小 高
小 大
权衡：系统开销←→并发度
一般原则：
处理多个关系的大量元组：数据库 处理大量元组：关系 只处理少量元组：元组
2. 多粒度封锁
（1）多粒度树
以树形结构来表示多级封锁粒度，根结点是整个数 据库，表示最大的数据粒度，叶结点表示最小的数据 粒度。
关系R1
数据库 …… 关系Rn
…… 元组 元组
如果对一个数据对象加SIX锁，表示对它加S锁， 再加IX锁，即SIX = S + IX。 例：对某个表加SIX锁，则表示该事务要读整个表 （所以要对该表加S锁），同时会更新个别元组（所 以要对该表加IX锁）。
意向锁的相容矩阵
T1 T2 S X IS IX SIX -
S X IS IX SIX -
Y N N N Y N N N N N Y Y
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
T1
① 读A ② ③ A←A-1、写回A=15 ④ 读A=16
T2
A←A-3、写回A=13
丢失修改
T1 ① 读A=50、B=100 求和=150 ②
T2
读B=100 B←B*2 写回B=200
③ 读A=50、B=200 求和=250 (验算不对)
很难精确确定封锁对象 顺序封锁法 存在的问题： 维护成本高、难于实现
无法预防
措施：
诊断解除死锁法
（2）死锁的诊断与解除
允许死锁发生、解除死锁
① 超时法
优点：实现简单
（等待时限） 缺点：误判死锁（时限短）
不能发现死锁（时限长）
② 等待图法
G=(T，U)
T：结点的集合（事务）
Y N N Y N N N Y Y Y Y Y Y Y N Y Y N N Y Y Y Y Y
（3）锁的强度
锁的强度是指它对其他锁的排斥程度 申请封锁时以强锁代替弱锁是安全的，反之不然
意向锁封锁方法
申请封锁：自上而下
X SIX S IS IX
释放封锁：自下而上
结课论文
数据库技术的发展和应用
U：边的集合（事务等待）
周期性检测等待图，发现回路，表示出现死锁。
解除死锁：选择死锁中代价最小的事务，撤消释放
其所有锁。
一、 概述 二、 封锁
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
并发操作如何调度？
如果一个事务运行过程中没有受到其他事务的干扰，
那么就认为该事务的运行结果是正常的。
封锁类型
排它锁（eXclusive lock，X锁、写锁）
共享锁（Share lock，S锁、读锁）
X
X N
S
N
Y
S
-
N
Y
Y
Y
Y
Y
一、 概述 二、 封锁
三、 封锁协议
四、 活锁和死锁
1级封锁协议 2级封锁协议
五 、 两段锁协议
六 、 封锁的粒度
3级封锁协议
T1 ① 读A=16 ②
T2
T1 ①获得 Xlock A ②读A=16 ③ A←A-1 写回A=15 Unlock A ④ ⑤
意向锁目的：提高加锁时的检查效率
例：对元组 r 加锁，先关系R加意向锁。
只检查数据库和R是否已加了不相容的锁 不需要检查R中的每一个元组是否加了X锁 ① 意向共享锁(Intent Share Lock，IS锁) ② 意向排它锁(Intent Exclusive Lock，IX锁) ③ 共享意向排它锁(Share Intent Exclusive Lock，SIX锁)
T2
读C=200
读“脏”数据
Slock C 等待 等待 读C=100
T1
T2
T1
T2
① 读A=50 B=100 求和=150 ② 读B=100 B←B*2 写回B=200 ③ 读A=50 B=200 求和=250 (验算不对)
① Slock A、Slock B 读A=50、读B=100 求和=150 ② ③ 读A=50、读B=100 求和=150 (验算正确) Unlock A、Unlock B
不可重复读
Xlock B 等待 等待 等待 等待 获得 Xlock B 读B=100 B←B*2 写回B=200 Commit Unlock B
加锁约定：加什么锁？何时释放锁？
1级封锁协议
X锁、事务结束
丢失修改 不可重复读 读“脏”数据
SS 锁、事务结束 锁、操作结束
3 2级封锁协议
X锁
S锁
一致性保证
元组 ……
元组
（2）多粒度封锁协议 允许每个结点独立地加锁
结点的后裔结点加同样类型的锁
显式封锁: 直接加锁
隐式封锁: 继承加锁 效果相同
（3）加锁检查
数据对象:显式封锁冲突
上级结点:隐式封锁冲突
下级结点:显式封锁冲突
3. 意向锁
什么是意向锁
对结点加锁时先对它的上层结点加意向锁，申明 该结点的下层结点正在被加锁。
不可重复读
三类不可重复读 事务1读取某一数据后： ① 事务2对其做了修改 ② 事务2删除了部分记录 ③ 事务2插入了一些记录 幻影现象