第八章 并发控制

8.1 事务的基本概念 事务的概念
事务是数据库的逻辑工作单位，它是用户定 义的一组操作序列，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。 • 一个事务可以是一组SQL语句、一条SQL语句 或整个程序。
•
事务的定义 事务的特性
8.1 事务的基本概念 事务的定义
•
显示定义
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。 COMMIT或ROLLBACK
④
分析:
飞机票数应该剩余14张，但由于事务乙的修改结果覆 盖了甲的修改，使剩余票数变为15张。
16 15
8.2 并发控制概述—数据不一致性 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结果。 具体分为以下三种情况：
• (1)事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，当事务T1再 次读该数据时，得到与前一次不同的值。 例如：计算A、B之和，A、B初始值分别为60、100.
8.1 事务的基本概念 事务的特性
• • • •
原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔离性（Isolation） 持续性（Durability ）
8.1 事务的基本概念 原子性（Atomicity）
•
原子性保证事务包含的一组更新操作是原子不可 分的，也就是说这些操作是一个整体，对数据库 而言全做或者全不做，不能部分的完成
8.2 并发控制概述—数据不一致性 丢失修改（或丢失更新）
两个事务T1和T2读入同一数据并修改，T2的提交结果 破坏了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。
例如：飞机订票系统中,原有16张票，甲乙两售票员分别售出一 张票。
事务甲 ① 事务乙
读A =16
读A =16
② A=A-1 写回A=15
③
机票余额 A 16 15 A=A-1 写回A=15
到银行取钱
① 银行读取帐户 余额400元
单位发工资
序号
金额
帐户余额
……
5 6 7
……
-700.00 2000.00 -100.00 余额错误
……
400.00 2400.00 300.00
② 单位读取帐户 余额400元 ③ 单位发工资 2000元 更新帐户余额
④ 取款100元 更新帐户余额
8.1 事务的基本概念 持久性（ Durability ）
•
•
乐观控制法：
时标和封锁技术之间的基本区别是封锁是使一组事务的并发执行（即交 叉执行）同步，使用它等价于这些事务的某一串行操作；时标法也是使 用一组事务的交叉执行同步，但是使它等价于这些事务的一个特定的串 行执行，即由时标的时序所确定的一个执行。如果发生冲突，是通过撤 销并重新启动一个事务解决的。事务重新启动，则赋予新的时标
二级封锁协议
防止丢失更新
一级封锁协议
8.3 封锁
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（commit或rollback）才释放。 例如：飞机订票系统
事务甲 ① 事务乙
读A =16
读A =16
② A=A-1 写回A=15
③
机票余数A
16 15 A=A-1 写回A=15
④
在一级封锁协议基础上加上事务T在读取数据之前 必须先对其加S锁，读完后即释放S锁。
事务T1 ① 事务T2
读B =100
B=B*2 写回B=200
②
B值 200 100 16 15
③ rollback B恢复为100
读B =200 读到了脏数据
8.3 封锁
修改数据之前加X锁，读数据之前加S锁
事务T1 ① Xlock(B) 事务T2
。
8.1 事务的基本概念 一致性（Consistency）
•
一致性要求事务执行完成后，将数据库从一个一致 状态转变到另一个一致状态 。 一致状态是指数据库中只包含成功事务提交的结果。
例如：银行转账从账户A->B转账100
•
•
A=A-100 B=B+100
•
保证各个账户金额平衡
•
一致性和原子性是密不可分的。
8.3 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。
8.3 封锁
封锁的三个环节:
申请加锁
获得锁
释放锁
事务在操作前 要对它将使用 的数据提出加 锁申请
即当条件成熟 时，系统允许 事务对数据进 行加锁，从而 事务获得数据 的控制权
完成操作后事 务放弃数据的 控制权
8.3 封锁
•
•
一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的 控制由封锁的类型决定。 加锁时要约定并执行一些规则和协议，其中包括何 时申请锁，保持锁的时间以及何时释放，这些规则 就是封锁协议。
8.3 封锁
•
在事务甲对A修改之前加排他锁。
事务甲 事务乙 Xlock（A）
① ② ③
读A =16
Xlock（A） Wait.. A=A-1 写回A=15 Unlock(A)
机票余数A
④
15 14 16
Xlock（A） 读A =15 A=A-1 写回A=14 Unlock(A)
8.3 封锁
二级封锁协议:
1 2
事务T2
员工表
安保 服务生 厨子 会计 跑堂
②
delete from 员工表 Where age<20
③
读取员工表
8.2 并发控制概述—数据不一致性
不可重复读
(3)事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务 T2插入了一些记录，当T1再次按相同条件读取数据时，发现多 了一些记录。 后两种不可重读有时也称为“幻影”现象、
•
系统提供的持久性保证要求一旦事务提交，那么 对数据库所做的修改将是持久的，无论发生何种 机器和系统故障都不应该对其有任何影响。
例如，自动柜员机（ ATM）在向客户支付一笔钱时，就不 用担心丢失客户的取款记录
•
•
事务的持久性保证事务对数据库的影响是持久的， 即使系统崩溃
小结
事务是数据库的逻辑工作单位，也是并发控制的 基本单位，保证事务ACID四个特性是事务处理的 重要任务。 事务的ACID四个特性可能遭到破坏的原因之一是 多个事务对数据库的并发操作造成的。从而带来 了数据的不一致性问题。
8.3 封锁
基本封锁类型: • 排他锁(Exclusive Locks，简称X锁 )
T 读A 修改A 数据对象A T’
读A 修改A
•
共享锁(Share Locks，简称S锁 )
T 读A 修改A 数据对象A T’
读A
修改A
8.3 封锁
三级封锁协议（解决数据的不一致性）:
保证可重复读
三级封锁协议
防止读脏数据
说明： COMMIT表示提交事务的所有操作（读+更新），即事务中所有对数 据库的更新都写到磁盘。事务正常结束。 ROLLBACK表示事务异常终止，事务运行的过程中发生了故障，不能 继续执行，撤销事务的所有更新操作，事务滚回到开始时的状态
8.1 事务的基本概念 事务的定义
•
隐式定义 如果用户没有显式地定义事务，则由数据库 系统按缺省规定自动划分事务。
8.2 并发控制概述 并发控制机制的任务
•
度。
并发操作带来的数据不一致包括：
• •
•
丢失修改 不可重复读 读“脏”数据
事务的并发需要了解的内容
• 在单处理机系统中，事务的并行实际上是这些事 务轮流交叉运行，称为“交叉并发方式”，事务 并未真正并行运行，但是减少了处理机的空闲时 间 • 在多处理机系统中，可以实现多个事务真正的并 行运行，即“同时并发方式”。
数据库系统概论
第八章
并发控制
章节分配
1
2 3
事务的基本概念
并发控制概述
封锁
4
5 6
活锁和死锁
并发调度的可串行化
两段锁协议
本章内容
重点
• 掌握事务的四个特性，了解事务和并发控制的 关系 • 理解何为并发，掌握并发操作带来的问题 • 掌握并发控制的技术---封锁机制。 • 理解调度的含义以及调度在并发操作中的作用 ，掌握并发调度的可串行化判断
事务T1 ①
事务T2
读B =100
B=B*2 写回B=200
②
B值 200 100 16 15
③ rollback B恢复为100 15
读B =200
分析: 事务T2读到的数据已经不存在了，所以读到的是 脏数据。
8.2 并发控制概述—小结 数据不一致性：由于并发操作破坏了事务的隔 离性。 并发控制就是要用正确的方式调度并发操作， 使一个用户事务的执行不受其他事务的干扰， 从而避免造成数据的不一致性 并发控制的主要技术
出现的问题:
会产生用户程序并发存取同一数据的情况，若对 并发操作不加控制可能会存取和存储不正确的数 据，破会数据库的一致性。
• •
解决方法
DBMS必须提供并发控制机制。
相关案例
淘宝网购物：
•
商品的库存数量: 在顾客购买该商品期间，其他顾客看到该商品 的数量应是多少呢 如果只有一件商品呢？
类似地：
(2)事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务 T2删除了其中部分记录，当T1再次按相同条件读取数据时，发 现某些记录消失了
事务T1 ① 读取员工表
编号 1 2 3 4 5 姓名 白展堂 郭芙蓉 李大嘴 吕秀才 莫小贝 年龄 30 25 30 27 10 特长 葵花点穴手 排山倒海 烹饪 算术 null 职位