第六章 分布式事务管理

基本概念
事务具体操作描述，可得到事务的偏序集 ： 事务具体操作描述，可得到事务的偏序集T： A T={B， T={B，R1，R2 ， W1，W2，W3，W4，W5，W6，C} 或描述为： 或描述为： A T={B， T={B，O1，O2， O3，O4，O5，O6，O7，O8，C} 其中： 其中： 事务开始； B：事务开始； 读操作； R：读操作； 写操作； W：写操作； 事务中断或事务夭折； A：事务中断或事务夭折； 事务提交或事务完成； C：事务提交或事务完成； 操作。 O：（读/写）操作。 一个事务是一系列对数据库的操作组成的操作集， 一个事务是一系列对数据库的操作组成的操作集，事 务提交意味该事务正常操作完成，否则事务操作失败。 务提交意味该事务正常操作完成，否则事务操作失败。
第六章分布式事务管理
事务的概念、 事务的概念、特性及模型 分布式事务 分布式事务管理的实现 分布式事务的提交协议
基本概念
事务： 事务：事务是由若干个为完成某一任务而逻辑相关的操作 组成的操作序列，是数据库上的一个执行单位。 组成的操作序列，是数据库上的一个执行单位。 Transaction, is a sequence of database operations organized in a basic unit for keeping database consistent and reliable. A database should be in a consistent state even if there are a number of concurrent transactions accessing the database. A database is reliable if it is resilient and capable of recovering.
DAG Representation
A partial order can be represented by a DAG (Directed Acyclic Graph) whose vertices are the operations and edges are ordering. Example: < = {(R(x),W(x)), (R(y),W(x)), (W(x),C), (R(x),C), (R(y),C)} R(x) W(x) C
基本概念
事务的结构 事务的结构可描述为： 事务的结构可描述为：
Begin Transaction 数据库的操作
提交（commit） 提交（ ）
废弃（ 废弃（abort） ）
提交（commit） 将事务所做的操作结果永久化， 提交（commit）：将事务所做的操作结果永久化，使数据库从事 务执行前的状态改变到事务执行后的状态。 务执行前的状态改变到事务执行后的状态。 废弃（abort）：把事务所做的操作全部作废， 废弃（abort）：把事务所做的操作全部作废，使数据库保持事 ）：把事务所做的操作全部作废 务执行前的状态。 务执行前的状态。
事务的基本性质
原子性体现为： 原子性 事务所包含的操作要么全部完成，要么什么也没做； 事务所包含的操作要么全部完成，要么什么也没做； 如果事务由于故障中断执行，则部分结果必须被反做 UNDO） 也就是说， （UNDO）。也就是说，事务的原子性保证数据库的状态总是从 一个一致的状态变化到另一个一致的状态， 一个一致的状态变化到另一个一致的状态，不会出现不一致的 中间状态。 中间状态。 由于输入错误、系统过载、死锁等导致的事务废弃， 由于输入错误、系统过载、死锁等导致的事务废弃，而需要 进行的原子性维护处理，称为事务恢复。 进行的原子性维护处理，称为事务恢复。 由于系统崩溃（死机、掉电） 由于系统崩溃（死机、掉电）导致事务废弃或提交结果的丢 失而进行的原子性维护处理，称为故障恢复。对提交结果的处 失而进行的原子性维护处理，称为故障恢复。 称为重做 REDO） 重做（ 理，称为重做（REDO）。
基本概念
航班订票系统
设：航班订票数据库中有航班信息表（Flight） 航班订票数据库中有航班信息表（ ） 和顾客订座表（ ）。其说明如下： ）。其说明如下 和顾客订座表（FC）。其说明如下： FLIGHT{Fno(航班号 ，Date(日期 ， 航班号)， 日期)， 航班号 日期 Src(出发地 ，Dest(目的地 ，StSold(卖出 出发地)， 目的地)， 卖出 出发地 目的地 席位) 座席数)} 席位 ，Capacity(座席数 座席数 FC{Fno(航班号 ，Date(日期 ， 航班号) 日期)， 航班号 日期 Cname(客户姓名 ，Special(客户信息 客户姓名) 客户信息)} 客户姓名 客户信息
Begin input (Flight_no，Cdate，Customer_name)； EXEC SQL SELECT StSold，Capacity INTO temp1，temp2 FROM FLIGHT WHERE Fno= Flight_no AND Date= Cdate； If temp1=temp2 then Output(“no free seats”)；/*无空座*/ Abort; Else EXEC SQL UPDATE FLIGHT SET StSold= StSold+1 WHERE Fno= Flight_no AND Date= Cdate； EXEC SQL INSERT FLIGHT INTO FC(Fno，Date， Cname， Special) VALUEs (Flight_no，Cdate，Customer_name， null)； Commit; Output(“reservation complete”)；/*订票完成*/
基本概念
A database is in a consistent state if it follows:
– – – – Entity integrity Referential integrity Domain value constraints etc.
A temporary inconsistent state of a transaction should not be exposed to other transactions.
事务的基本性质
事务是对数据库的一个操作序列，更确切地说，事务是保证 事务是对数据库的一个操作序列，更确切地说， 数据库正确的最小运行单位。应具有以下四个特性： 数据库正确的最小运行单位。应具有以下四个特性： 原子性（ 原子性（Atomicity） ） 一致性（ 一致性（Consistency） ） 隔离性（ 隔离性（Isolation） ） 耐久性（Durability） 耐久性（ ） ATOMICITY ➠ all or nothing CONSISTENCY ➠ no violation of integrity constraints ISOLATION ➠ concurrent changes invisible È serializable DURABILITY ➠ committed updates persist
Endif End;
订票事务的处理逻辑可概括如下： 订票事务的处理逻辑可概括如下： 表中StSold，Capacity信 读FLIGHT 表中 ， 信 息； 则订票事务可描述如下： 则订票事务可描述如下： 表中StSold信息； 信息； 写FLIGHT 表中 信息 begin_transaction reservation 写FC记录； 记录； 记录
基本概念
基本概念
订票事务内的具体操作描述如下： 订票事务内的具体操作描述如下：
begin_transaction reservation B begin input (Flight_no，Cdate，Customer_name)； ， ， ； R1 temp←read(FLIGHT(Flight_no，Cdate). StSold)； ← ， ； R2 if temp≡(FLIGHT(Flight_no，Cdate). Capacity then ≡ ， begin Output(“no free seats”)；/*无空座 无空座*/ ； 无空座 A Abort; end Else begin W1 Write (FLIGHT(Flight_no，Cdate). StSold，temp+1)； ， ， ； W2 Insert (FC，fc)； ， ； W3 Write(FC.Fno，Flight_no)； ， ； W4 Write(FC. Date，Cdate)； ， ； W5 Write(FC. Cname，Customer_name)； ， ； W6 Write(FC. Special，null)； ， ； C Commit； ； Output(“reservation complete”)；/*订票完成 订票完成*/ ； 订票完成 Endif End;
Example of Transaction
For : A transaction T consisting of operations Read(x) Read(y) x←x+y wenku.baidu.com Write(x) Commit ∑ = {R(x), R(y), W(x), C} < = {(R(x),W(x)), (R(y),W(x)), (W(x),C), (R(x),C), (R(y),C)}
R(y) Note no order exists between R(x) and R(y) A transaction can be simplified by using its relative order of operations, e.g. the above T can be written as T={R(x), R(y),W(x),C}
基本概念
A transaction is a sequence of read and write operations on a DB with some special properties (ACID).
An SQL statement is a transaction. An embedded SQL statement is a transaction. A program enclosed by “Begin-transaction” and “end” is a transaction. Transaction BUDGET_UPDATE begin EXEC SQL UPDATE PROJ SET BUDGET = BUDGET∗1.1 ∗ WHERE PNAME = “CAD/CAM” end.
Formalization
Let ➠ Oij(x) be some operation Oj of transaction Ti operating on entity x, where Oj ∈ {read,write} and Oj is atomic ➠ OSi = ∪j Oij ➠ Ni ∈ {abort,commit} Transaction Ti is a partial order Ti = {Σi, <i} where ❶ Σi = OSi ∪ {Ni } ❷ For any two operations Oij , Oik ∈OSi , if Oij = R(x) and Oik = W(x) for any data item x, then either Oij <i Oik or Oik <i Oij ❸ ∀Oij ∈OSi, Oij <i Ni
Characterization of Transactions
Read Set (RS) – the set of data items that a transaction reads Write Set (WS) – the set of data that a transaction writes Base Set (B) -- RS∪WS