数据库系统原理并发控制课件
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数据库原理与设计课件:第9章 并发控制
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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
《并发控制》课件
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《并发控制》PPT课件
这个PPT课件将带你了解并发控制的基本概念、重要性以及各种策略和技术。 让我们一起探索并发控制的不同方面和未来发展方向。
什么是并发控制?
并发控制是指在多用户环境下,对并发访问数据库的各种操作进行协调和管 理的一种技术。它的目标是保证数据的一致性和隔离性。
并发控制的作用与意义
事务执行过程中数据库从一个一致状态转换到另 一个一致状态。
隔离性
事务之间相互隔离,各自独立运行,互不干扰。
持久性
事务一旦提交,对数据库的修改就是永久性的。
事务的提交与撤销
1 提交事务
将事务的修改结果持久化到数据库中,使其对其他事务可见。
2 撤销事务
撤销事务的修改操作,将数据库恢复到事务开始之前的状态。
日志文件的作用与种类
1 作用
记录数据库的操作和修改过程,用于数据库 的恢复和重做操作。
2 种类
包括事务日志、撤销日志和重做日志等。
数据库恢复的两种常用方法
基于备份
使用数据库备份文件进行恢复,可以恢复整个数据库的一致性状态。
基于日志
根据日志文件的记录,对数据库进行恢复和重做操作,使其回到一致性状态。
1 数据一致性保证
通过并发控制,可以避免数据被多个并发操作同时修改而导致不一致的情况发生。
2 并发性能优化
有效的并发控制策略可以提高数据库系统的并发处理性能,降低响应时间。
3 资源利用率提高
合理的并发控制可以充分利用系统资源,提高系统利用率。
并发控制策略的分类
乐观并发控制
基于假设操作之间的冲突很少发生,采用乐观锁和版本号等机制来解决冲突。
2 已提交读
一个事务中的修改只有在提交后才能被其他 事务读取,避免了脏读的问题。
这个PPT课件将带你了解并发控制的基本概念、重要性以及各种策略和技术。 让我们一起探索并发控制的不同方面和未来发展方向。
什么是并发控制?
并发控制是指在多用户环境下,对并发访问数据库的各种操作进行协调和管 理的一种技术。它的目标是保证数据的一致性和隔离性。
并发控制的作用与意义
事务执行过程中数据库从一个一致状态转换到另 一个一致状态。
隔离性
事务之间相互隔离,各自独立运行,互不干扰。
持久性
事务一旦提交,对数据库的修改就是永久性的。
事务的提交与撤销
1 提交事务
将事务的修改结果持久化到数据库中,使其对其他事务可见。
2 撤销事务
撤销事务的修改操作,将数据库恢复到事务开始之前的状态。
日志文件的作用与种类
1 作用
记录数据库的操作和修改过程,用于数据库 的恢复和重做操作。
2 种类
包括事务日志、撤销日志和重做日志等。
数据库恢复的两种常用方法
基于备份
使用数据库备份文件进行恢复,可以恢复整个数据库的一致性状态。
基于日志
根据日志文件的记录,对数据库进行恢复和重做操作,使其回到一致性状态。
1 数据一致性保证
通过并发控制,可以避免数据被多个并发操作同时修改而导致不一致的情况发生。
2 并发性能优化
有效的并发控制策略可以提高数据库系统的并发处理性能,降低响应时间。
3 资源利用率提高
合理的并发控制可以充分利用系统资源,提高系统利用率。
并发控制策略的分类
乐观并发控制
基于假设操作之间的冲突很少发生,采用乐观锁和版本号等机制来解决冲突。
2 已提交读
一个事务中的修改只有在提交后才能被其他 事务读取,避免了脏读的问题。
《并发控制技术》PPT课件
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读B=100
B=B*2 写回B =200
COMMIT
UNLOCK B
可重复读
18
并发控制
一级封锁 协议
二级封锁 协议
三级封锁 协议
X锁
操作 结束 释放
事务 结束 释放
S锁
操作 结束 释放
事务 结束 释放
一致性保证 不丢 不读 可重 失修 “脏” 复读
改 数据
整理ppt
19
并发控制
…
…
T1 SLOCK R
XLOCK A 等待 等待 等待 等待 获得XLOCK A 读A=15
A=A-1 写回A=14
COMMIT
整U理NppLtOCK A
14
并发控制
二级锁协议
– 二级锁协议是:一级锁协议加上事务T在读 取数据R之前必须先对其加S锁,读完后即 可释放S锁。二级锁除了防止丢失修改,还 可以进一步防止读“脏”数据。但由于读完 后即可释放S锁,所以不能保证可重复读。
整理ppt
15
并发控制
T1
T2
XLOCK C获得
读C=100
C=C*2
不 写回C=200 读 脏 ROLLBACK 数 C恢复为100 据 UNLOCK C
SLOCK C 等待 等待 等待 获得SLOCK C
读C=100
COMMIT
整理ppt
16
UNLOCK C
并发控制
三级锁协议
– 三级锁协议是:一级锁协议加上事务T在读 取R之前必须对其加S锁,直到事务结束才 释放。三级封锁协议除了防止丢失修改和读 “脏”数据以外,还进一步防止了不可重复 读。
定义:多个事务的并发执行是正确的,当 且仅当其结果与按某一次序串行的执行它 们时的结果相同,我们称这种调度策略为 可串行化调度。一个给定的并发调度,当 且仅当它是可串行化的,才认为是正确调 度。
数据库原理第十一章并发控制
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数据库系统概论
An Introduction to Database System
第十一章
并发控制
An Introduction to Database System
问题的产生
多用户数据库系统的存在
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
丢失修改(续)
T1
① R(A)=16
T2
②
③ A←A-1 W(A)=15W ④
R(A)=16
A←A-1 W(A)=15
丢失修改
An Introduction to Database System
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结果。
An Introduction to Database System
1. 丢失修改
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。
上面飞机订票例子就属此类
An Introduction to Database System
问题的产生(续)
事务的交ห้องสมุดไป่ตู้并发执行方式
An Introduction to Database System
问题的产生(续)
(3)同时并发方式(simultaneous concurrency)
多处理机系统中,每个处理机可以运行一个事务,
多个处理机可以同时运行多个事务,实现多个事务
真正的并行运行
和=250 (验算不对)
不可重复读
An Introduction to Database System
An Introduction to Database System
第十一章
并发控制
An Introduction to Database System
问题的产生
多用户数据库系统的存在
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
丢失修改(续)
T1
① R(A)=16
T2
②
③ A←A-1 W(A)=15W ④
R(A)=16
A←A-1 W(A)=15
丢失修改
An Introduction to Database System
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结果。
An Introduction to Database System
1. 丢失修改
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。
上面飞机订票例子就属此类
An Introduction to Database System
问题的产生(续)
事务的交ห้องสมุดไป่ตู้并发执行方式
An Introduction to Database System
问题的产生(续)
(3)同时并发方式(simultaneous concurrency)
多处理机系统中,每个处理机可以运行一个事务,
多个处理机可以同时运行多个事务,实现多个事务
真正的并行运行
和=250 (验算不对)
不可重复读
An Introduction to Database System
数据库课件第八章并发控制
![数据库课件第八章并发控制](https://img.taocdn.com/s3/m/5f7050a9a0c7aa00b52acfc789eb172ded639924.png)
基本封锁类型
02
基本锁的相容矩阵
03
8.2 封锁
三、锁的相容矩阵
Y=Yes,相容的请求 N=No,不相容的请求
T1 T2
X
S
-
X
N
N
Y
S
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
并发控制概述
封锁
封锁协议
活锁和死锁
并发调度的可串行性
两段锁协议
封锁的粒度
Oracle的并发控制
小结
第八章 并发控制
8.3 封锁协议
读A=16 A←A-1 写回A=15
(a) 丢失修改
图8.1 三种数据不一致性(续)
读B=100 B←B*2 写回B=200
① 读A=50 读B=100 求和=150 ② ③ 读A=50 读B=200 求和=250 (验算不对)
读A=16 A←A-3 写回A=13
① 读A=16 ② ③ A←A-1 写回A=15 ④
事务 T2
事务 T1
数据不一致实例:飞机订票系统
丢失修改(lost update)
不可重复读(non-repeatable read)
读“脏”数据(dirty read)
Slock C 等待 等待 等待 等待 获得Slock C 读C=100 Commit C Unlock C
不读“脏”数据
什么操作需要申请封锁
01
何时释放锁(即持锁时间)
02
三级协议的主要区别
4.封锁协议小结
封锁协议小结(续)
并发控制概述
封锁
封锁协议
活锁和死锁
并发调度的可串行性
两段锁协议
《数据库7并发控制》课件
![《数据库7并发控制》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/2a7e1d47cd1755270722192e453610661ed95a92.png)
事务是数据库中的逻辑工作单位,具有ACID特性,可以保证一系列数据库操 作要么全部执行成功,要么全部回滚。
事务的特性
事务具有四个基本特性:原子性、一致性、隔离性和持久性。了解这些特性是理解并发控务之间的可见性和影响范围。了解不同隔离级别的特点和 应用场景非常重要。
并发控制的性能问题
并发控制可能导致性能问题,如锁竞争、死锁和数据不一致。我们将讨论这 些问题的原因和解决方案。
优化并发性能的技术
探索一些提高并发控制性能的技术,如并发索引、多版本数据库和缓存等。
现场数据备份
了解现场数据备份的重要性和常见的备份策略,以保障数据的安全性和可恢复性。
数据库性能调优
事务的开始和结束
了解事务的启动和提交过程,以及异常处理和回滚操作。正确的事务管理对并发控制至关重要。
锁的概念
锁是常用的并发控制机制,用于控制对数据库对象的访问。掌握不同类型的 锁以及其应用场景。
锁的种类
介绍常见的锁种类,如共享锁和排他锁。了解它们的特点、互斥性和使用方 式。
锁粒度
锁粒度是指锁的作用范围,包括粗粒度锁和细粒度锁。学习如何选择合适的 锁粒度以优化并发性能。
悲观锁和乐观锁
悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制策略。了解它们的思想和适用场景,以及如何实现。
死锁
死锁是并发控制中常见的问题,指两个或多个事务互相等待对方释放资源的状态。我们将学习死锁的原因、检 测和解决方法。
哲学家就餐问题
哲学家就餐问题是并发控制中经典的例子,涉及多个进程竞争有限的资源。我们将探讨解决这个问题的算法。
二段锁协议
二段锁协议是一种实现事务并发控制的方法。了解它的基本原理和具体实现 过程。
时间戳协议
时间戳协议基于事务的时间顺序实现并发控制。掌握时间戳的分配和管理方 式,以及冲突解决方法。
事务的特性
事务具有四个基本特性:原子性、一致性、隔离性和持久性。了解这些特性是理解并发控务之间的可见性和影响范围。了解不同隔离级别的特点和 应用场景非常重要。
并发控制的性能问题
并发控制可能导致性能问题,如锁竞争、死锁和数据不一致。我们将讨论这 些问题的原因和解决方案。
优化并发性能的技术
探索一些提高并发控制性能的技术,如并发索引、多版本数据库和缓存等。
现场数据备份
了解现场数据备份的重要性和常见的备份策略,以保障数据的安全性和可恢复性。
数据库性能调优
事务的开始和结束
了解事务的启动和提交过程,以及异常处理和回滚操作。正确的事务管理对并发控制至关重要。
锁的概念
锁是常用的并发控制机制,用于控制对数据库对象的访问。掌握不同类型的 锁以及其应用场景。
锁的种类
介绍常见的锁种类,如共享锁和排他锁。了解它们的特点、互斥性和使用方 式。
锁粒度
锁粒度是指锁的作用范围,包括粗粒度锁和细粒度锁。学习如何选择合适的 锁粒度以优化并发性能。
悲观锁和乐观锁
悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制策略。了解它们的思想和适用场景,以及如何实现。
死锁
死锁是并发控制中常见的问题,指两个或多个事务互相等待对方释放资源的状态。我们将学习死锁的原因、检 测和解决方法。
哲学家就餐问题
哲学家就餐问题是并发控制中经典的例子,涉及多个进程竞争有限的资源。我们将探讨解决这个问题的算法。
二段锁协议
二段锁协议是一种实现事务并发控制的方法。了解它的基本原理和具体实现 过程。
时间戳协议
时间戳协议基于事务的时间顺序实现并发控制。掌握时间戳的分配和管理方 式,以及冲突解决方法。
数据库第11章并发控制PPT演示文稿
![数据库第11章并发控制PPT演示文稿](https://img.taocdn.com/s3/m/e807d2cdfc4ffe473268ab3a.png)
假设A的初值为2,B的初值为2。
36
并发操作的调度(续)
– 对这两个事务的不同调度策略
• 串行执行 – 串行调度策略1 – 串行调度策略2
• 交错执行
– 不可串行化的调度 – 可串行化的调度
37
(a) 串行调度策略,正确的调度
T1
T2
读B=2 A B+1 写回A=3
读A=3 B A+1 写回B=4
– 时标方法 – 乐观方法
45
11 并发控制
11.1 并发控制概述 11.2 并发操作的调度 11.3 封锁 11.4 死锁和活锁 11.5 Oracle的并发控制
46
11.3 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。
»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 成的更新操作全部撤消,滚回到事 务开始时的状态
13
事务(续)
事务的ACID特性:
原子性(Atomicity) 一致性(Consistency) 隔离性(Isolation) 持续性(Durability )
14
基本封锁类型
– 排它锁(eXclusive lock,简记为X锁) – 共享锁(Share lock,简记为S锁)
50
封锁类型(续)
排它锁 – 排它锁又称为写锁。 – 若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T
读取和修改A,其它任何事务都不能再对A 加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。
51
封锁类型(续)
7
11.1 并发控制概述
36
并发操作的调度(续)
– 对这两个事务的不同调度策略
• 串行执行 – 串行调度策略1 – 串行调度策略2
• 交错执行
– 不可串行化的调度 – 可串行化的调度
37
(a) 串行调度策略,正确的调度
T1
T2
读B=2 A B+1 写回A=3
读A=3 B A+1 写回B=4
– 时标方法 – 乐观方法
45
11 并发控制
11.1 并发控制概述 11.2 并发操作的调度 11.3 封锁 11.4 死锁和活锁 11.5 Oracle的并发控制
46
11.3 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。
»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 成的更新操作全部撤消,滚回到事 务开始时的状态
13
事务(续)
事务的ACID特性:
原子性(Atomicity) 一致性(Consistency) 隔离性(Isolation) 持续性(Durability )
14
基本封锁类型
– 排它锁(eXclusive lock,简记为X锁) – 共享锁(Share lock,简记为S锁)
50
封锁类型(续)
排它锁 – 排它锁又称为写锁。 – 若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T
读取和修改A,其它任何事务都不能再对A 加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。
51
封锁类型(续)
7
11.1 并发控制概述
《数据库并发控制》课件
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《数据库并发控制》ppt 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
数据库课程课件_第9章_数据库管理-数据库的并发控制
![数据库课程课件_第9章_数据库管理-数据库的并发控制](https://img.taocdn.com/s3/m/db64db7231b765ce05081485.png)
第4步中乙事务修改A并写回后覆盖了甲事务的修改。
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
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
数据库系统原理并发控制课件
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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
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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
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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
数据库系统第八章 并发控制.ppt
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封锁协议总述
三级协议的区别
什么操作需要申请封锁 何时释放锁
X锁
操作 事务 结束 结束 释放 释放
S锁
操作 事务 结束 结束 释放 释放
一级 二级 三级
Y
Y
Y
Y
Y
一致性保证
不丢 不读 可重 失修 “脏” 复读 改 数据
Y
Y
Y
Y
Y
Y
8.4 活锁和死锁
情况和OS中的类似。 活锁:永远等待(分配不公)
多个事务的真正并行运行
并发控制机制→数据库系统中衡量的标志
8.1 并发控制概述
事务:并发控制的基本单位:ACID特性 破坏ACID的原因:
多个事务对数据库的并发操作
解决的方法:对并发控制进行正确调度 简单的例子:售票系统 不一致性的三种类型
丢失修改、不可重复读、读“脏”数据
定义:
一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必 须先对其加S锁,读取之后释放S锁。
作用:
解决:防丢失修改、防读“脏”数据 不能解决:不可重复读
三、三级封锁协议
定义
一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必 须先对其加S锁,直到事务结束才释放。
作用:
解决:丢失修改、读“脏”数据、不可重复 读。
插入的情况:T1按一定条件从数据库中读数 据记录,T2又插入满足相同条件的记录,T1 再读时发现记录多了。
8.1 并发控制概述
3、读“脏”数据
T1读C,将B*2写回;
T2读C;
读取了无效的数据
T1事务回滚,恢复为原来的值;
8.1 并发控制概述
3、读“脏”数据
T1修改了某一数据; T2读取了它; T1因为某种原因而撤消了;
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11.6 封锁的粒度
11.7 小结
23
11.2 封锁
什么是封锁
基本封锁类型
锁的相容矩阵
24
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。
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, T1的修改被T2覆盖了! 把A写回数据库 结果明明卖出两张机票,数据库中机票余额只减少1 10
并发控制概述(续)
这种情况称为数据库的不一致性,是由并发操作 引起的。
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
49
(2)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)
读“脏”数据
③ROLLBACK
C恢复为100
19
并发控制概述(续)
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。 并发的目的:
⑴ 改善系统的资源利用率;
⑵ 改善短事务的响应时间。
可能会读取和存储不正确的数据,破坏事务一
致性和数据库的一致性 并发控制机制是衡量DBMS性能的重要指标之一。
7
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
8
11.1 并发控制概述
37
活锁(续)
38
活锁(续)
避免活锁:采用先来先服务的策略
当多个事务请求封锁同一数据对象时 按请求封锁的先后次序对这些事务排队 该数据对象上的锁一旦释放,首先批准申请队 列中第一个事务获得锁
39
11.3.2 死锁
事务T1封锁了数据R1 T2封锁了数据R2
T1又请求封锁R2,因T2已封锁了R2,于是T1等
T1 T2
① Slock A
Slock B R(A)=50 R(B)=100
求和=150
② Xlock B 等待 等待 ③ R(A)=50 R(B)=100 求和=150 Commit Unlock A Unlock B 等待 等待 等待 等待 等待 等待
32
使用封锁机制解决不可重复读问题
T1 T2
27
共享锁
共享锁又称为读锁
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 保证其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之 前不能对A做任何修改
28
锁的相容矩阵
T1 T2
X
S
Y
X
S
N
N
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
Y=Yes,相容的请求 N=No,不相容的请求
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
(3)事务T1按一定条件从数据库中读取某些数据记录
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。
后两种不可重复读有时也称为幻影现象
(Phantom Row)
17
3. 读“脏”数据
读“脏”数据是指: 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
等待
等待 •
41
解决死锁的方法
两类方法
1. 预防死锁
2. 死锁的诊断与解除
42
1. 死锁的预防
产生死锁的原因是两个或多个事务都已封锁了一
些数据对象,然后又都请求对已为其他事务封锁 的数据对象加锁,从而出现死等待。
预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条件
43
死锁的预防(续)
预防死锁的方法 一次封锁法 顺序封锁法
④
⑤
获得XlockB R(B)=100 B←B*2 W(B)=200 Commit Unlock B
33
使用封锁机制解决读“脏”数据问 题 T T
1 2
① Xlock C
R(C)=100 C←C*2 W(C)=200
②
③ ROLLBACK (C恢复为100) Unlock C ④ ⑤
Slock C
在并发操作情况下,对甲、乙两个事务的操作序
列的调度是随机的。 若按上面的调度序列执行,甲事务的修改就被丢
失。
11
并发控制概述(续)
并发操作带来的数据不一致性
丢失修改(Lost Update)
不可重复读(Non-repeatable Read) 读“脏”数据(Dirty Read) 记号 R(x):读数据x W(x):写数据x
问题的产生(续)
事务的交叉并发执行方式
5
问题的产生(续)
(3)同时并发方式(simultaneous concurrency)
多处理机系统中,每个处理机可以运行一个事 务,多个处理机可以同时运行多个事务,实现 多个事务真正的并行运行
6
问题的产生(续)
事务并发执行带来的问题
会产生多个事务同时存取同一数据的情况
涉及两个事务的并发调度
21
并发控制概述(续)
并发控制的主要技术
封锁(Locking) 时间戳(Timestamp) 乐观控制法 商用的DBMS一般都采用封锁方法
22
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
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
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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;
待T2释放R2上的锁
接着T2又申请封锁R1,因T1已封锁了R1,T2也
只能等待T1释放R1上的锁
这样T1在等待T2,而T2又在等待T1,T1和T2两
个事务永远不能结束,形成死锁
40
死锁(续)
T1 lock R1 • • Lock R2. 等待 等待 等待 T2 • Lock R2 • • • Lock R1 等待
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,
当事务T1再次读该数据时,得到与前一次不同的
值。
15
不可重复读(续)
例如:
T1 ① R(A)=50 R(B)=100 求和=150 ② R(B)=100 T2
25
基本封锁类型
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。 基本封锁类型
排它锁(Exclusive Locks,简记为X锁)
共享锁(Share Locks,简记为S锁)
26
排它锁
排它锁又称为写锁
若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取 和修改A,其它任何事务都不能再对A加任何类型 的锁,直到T释放A上的锁 保证其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和 修改A
等待 等待 等待 等待 获得Slock C R(C)=100 Commit C Unlock C
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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
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11.3 活锁和死锁
封锁技术可以有效地解决并行操作的一致性问题, 但也带来一些新的问题。
T3 T2 T1
事务的串行执行方式 3
问题的产生(续)
(2)交叉并发方式(Interleaved Concurrency) 在单处理机系统中,事务的并行执行是这些并 行事务的并行操作轮流交叉运行 单处理机系统中的并行事务并没有真正地并行 运行,但能够减少处理机的空闲时间,提高系 统的效率
4
29
锁的相容矩阵(续)
在锁的相容矩阵中: 最左边一列表示事务T1已经获得的数据对象上的 锁的类型,其中横线表示没有加锁。 最上面一行表示另一事务T2对同一数据对象发出 的封锁请求。 T2的封锁请求能否被满足用矩阵中的Y和N表示 Y表示事务T2的封锁要求与T1已持有的锁相容, 封锁请求可以满足 N表示T2的封锁请求与T1已持有的锁冲突,T2 的请求被拒绝 30
T1读取B=100进行运算
T2读取同一数据B,对其进
行修改后将B=200写回数据 库。
B←B*2
(B)=200
T1为了对读取值校对重读B,
B已为200,与第一次读取值 不一致
③ R(A)=50
R(B)=200
和=250 (验算不对)
不可重复读
16
不可重复读(续)