第9章事务与并发控制课件.ppt
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1、第9章 事务与并发控制,关于数据库保护9.1 事务9.2 并发控制,第9章 事务与并发控制关于数据库保护,关于数据库保护,保护数据库工作是保护数据库内容正确、不受破坏和不被非法使用。主要包括4方面内容:完整性控制 静态完整性控制(4.4)动态完整性控制-触发器(12.3)并发控制(第9章)安全性控制(第14章)数据备份与恢复(第15章),关于数据库保护保护数据库工作是保护数据库内容正确、不受破坏和,9.1 事务,事务(Transaction)是作为完整的工作单元执行的一系列操作。如果一个事务中的所有操作都成功,则事务成功,其对数据库的更改都会成为永久性的更改。如果事务中的任何一个操作失败,则整
2、个事务失败,其中所完成的操作均被取消,所有对数据的更改均无效。即:一个事务内的所有语句被作为一个整体,要么全部执行,要么全部不执行。一个事务可以是一组SQL语句、一条SQL语句或整个程序。通常情况下,一个应用程序包括多个事务。事务是数据库并发控制和恢复的基本单位。,9.1 事务事务(Transaction)是作为完整的工作单,事务概念(举例),例如:对于一个转帐活动:A帐户转帐给B帐户n元钱,这个活动包含两个动作:第一个动作:A帐户 n 第二个动作:B帐户 n假设第一个动作成功了,但第二个动作由于某种原因没有成功(比如突然停电等)。怎样保证在系统恢复之后,A帐户中的金额是减n前的值呢?这就需要
3、用到事务的概念。当第二个动作没有成功时,系统自动将第一个动作也撤销掉,使第一个动作不做。这样当系统恢复正常时,A帐户和B帐户中的数值才是正确的。,事务概念(举例)例如:对于一个转帐活动:A帐户转帐给B帐户n,9.1.2 事务的特性(ACID特性),原子性(Atomicity):指事务是数据库的逻辑工作单位,事务中的操作要么都做,要么都不做。一致性(Consistency):指事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。隔离性(Isolation):指数据库中一个事务的执行不能被其它事务干扰。持久性(Durability):也称为永久性指事务一旦提交,则其对数据库中数据的改
4、变就是永久的。,9.1.2 事务的特性(ACID特性)原子性(Atomic,举例:事务及其特征,问题:设银行数据库中有一转账事务T,从账号A转一笔款子($50)到账号B。相应的事务:T:read(A);A:=A50;write(A);read(B);B:=B+50;write(B).,原子性(A,B同时被修改或同时保持原值)一致性(A+B的值不变)隔离性持久性,举例:事务及其特征问题:设银行数据库中有一转账事务T,从账号,事务提交与撤销,事务中操作完成后,可以提交事务(COMMIT),也可以撤销事务(ROLLBACK)。,事务提交与撤销 事务中操作完成后,可以提交事务(C,提交事务(COMMI
5、T),如果事务成功,则提交。提交就是将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中去,事务正常结束。COMMIT语句保证事务的所有修改在数据库中都永久有效。,提交事务(COMMIT)如果事务成功,则提交。,撤消事务(ROLLBACK),如果事务中出现错误,或者用户决定取消事务,可撤消(回滚)该事务。回滚是指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销。即撤消在该事务中对数据库所做的更新操作,使数据库回滚到事务的起始点。ROLLBACK语句通过将数据返回到它在事务开始时所有的状态,来恢复在该事务中所做的所有修改。,撤消事务(ROLL
6、BACK)如果事务中出现错误,或者用户决定,9.1.3 事务处理模型,有两种类型事务:隐式事务,显式事务。隐式事务:隐式事务是每一条数据操作语句都自动地成为一个事务。显式事务:有显式的开始和结束标记的事务。ISO事务处理模型 T-SQL事务处理模型,9.1.3 事务处理模型 有两种类型事务:隐式事务,显式事务,ISO事务处理模型,明尾暗头:事务的开头是隐含的,结束有明确标记。事务开始:程序的首条SQL语句或事务结束符后的第一条sql语句。事务结束在程序正常结束处或COMMIT语句处成功终止;在程序出错处或或ROLLBACK处失败终止。事务提交方式自动提交:每条SQL语句为一个事务指定位置提交:
7、在事务结束符或程序正常结束处提交,ISO事务处理模型明尾暗头:事务的开头是隐含的,结束有明确标,示例,UPDATE 支付表 SET 账户总额 账户总额 nWHERE 账户名 AUPDATE 支付表 SET 账户总额 账户总额 nWHERE 账户名 BCOMMIT,示例UPDATE 支付表,T-SQL事务处理模型,每个事务都有显式的开始和结束标记。事务的开始标记是:BEGIN TRANSACTION|TRAN事务的结束标记为:COMMIT TRANSACTIONTRANROLLBACK TRANSACTIONTRAN,T-SQL事务处理模型每个事务都有显式的开始和结束标记。,示例,例如前边的转帐
8、例子用Transact-SQL事务处理模型描述为:BEGIN TRANSACTION UPDATE 支付表 SET 账户总额 账户总额 nWHERE 账户名 AUPDATE 支付表 SET 账户总额 账户总额 nWHERE 账户名 BCOMMIT,示例例如前边的转帐例子用Transact-SQL事务处理模型,SQL Server提供三种事务类型:自动提交事务:每一条单独的SQL语句都是一个事务。显式事务:每一个事务均以BEGIN TRANSACTION语句显式开始,以COMMIT或ROLLBACK语句显式结束。隐式事务:在前一个事务完成时新事务隐式启动,但每个事务仍以COMMIT或ROLLBA
9、CK语句显式结束。,SQL Server提供三种事务类型:,SQL Server设置隐含事务方式的命令是:SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON取消隐含事务方式的命令是:SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF,SQL Server设置隐含事务方式的命令是:,事务应用举例1,对于单个的Transact-SQL语句,可以使用GO关键字指定一次事务的执行。USE student GO SELECT*FROM S GO,事务应用举例1对于单个的Transact-SQL语句,可以使,事务应用举例2-银行转帐业务处理事务示意,USE 银行业务BEGIN TRANSAC
10、TION UPDATE 储蓄 SET 余额=余额-1000 WHERE 账号=123456789 UPDATE 储蓄 SET 余额=余额+1000 WHERE 账号=987654321 IF ROWCOUNT=0 OR ERROR!=0 BEGIN ROLLBACK TRANSACTION PRINT 发生错误,该操作被取消。RETURN ENDCOMMIT TRANSACTION,全局变量ROWCOUNT返回查询结果记录集;ERROR返回当数据库操作失败时的错误代码。左侧代码表示,如果检索出的记录数为0,或者返回的错误代码不为0(出错),撤消事务,并提示用户,否则提交事务。,事务应用举例2-
11、银行转帐业务处理事务示意USE 银行业,9.2 并发控制,9.2.1 并发控制概述 9.2.2 并发控制措施9.2.3 封锁协议 封锁粒度 SQL Server封锁机制9.2.4 活锁和死锁9.2.5 并发调度的可串行性9.2.6 两段锁协议,9.2 并发控制9.2.1 并发控制概述,9.2.1 并发控制概述,数据库中的数据是一个共享的资源,因此会有很多用户同时使用数据库中的数据,在多用户数据库系统中,允许多个用户同时使用的数据库系统,可能同时运行着多个事务,而事务的运行需要时间,并且事务中的操作是在一定的数据上进行的。当系统中同时有多个事务在运行时,特别是当这些事务是对同一段数据进行操作时,
12、彼此之间就有可能产生相互干扰的情况。,9.2.1 并发控制概述数据库中的数据是一个共享的资源,因此,并发控制概述,不同的多事务执行方式 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,发挥数据库共享资源的特点,T1,T2,T3,事务的串行执行方式,并发控制概述不同的多事务执行方式 T1T2T3事务的串行执行,并发控制概述,交叉并发方式在单处理机系统中,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,并发控制概述交叉并发方式,并发控制概述,事务的交叉并发
13、执行方式,并发控制概述事务的交叉并发执行方式,并发控制概述,同时并发方式多处理机系统中,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,并发控制概述同时并发方式,并发控制概述,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 可能会存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,并发控制概述事务并发执行带来的问题,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 甲售票点(事务T1)读出某航班的机票余额A,设A=16;乙售票点(事务T2)读出同一航班的机票余额A,也为16;甲售票点卖出一张机票,修改余额
14、AA-1,所以A为15,把A写回数据库;乙售票点也卖出一张机票,修改余额AA-1,所以A为15,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,并发控制概述,并发控制概述(续)并发操作带来数据的不一致性实例并发控制概述,并发控制概述,并发操作所带来的数据不一致情况大致可以概括:丢失修改读“脏”数据不可重复读,并发控制概述并发操作所带来的数据不一致情况大致可以概括:,1.丢失数据修改,丢失数据的修改是指两个事务T1和T2读入同一数据并进行修改,T2提交的结果破坏T1了提交的结果,导致T1的修改被T2覆盖掉了。,1.丢失数据修改丢失数据的修改是指两个事务T1和T2读入同一,丢失数据
15、修改,丢失数据修改,这种情况称为数据库的不一致性,是由并发操作引起的。在并发操作情况下,对T1、T2两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,T1事务的修改就被丢失。原因:第4步中T2事务修改A并写回后覆盖了T1事务的修改,丢失数据修改,这种情况称为数据库的不一致性,是由并发操作引起的。丢失数据修,2.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T2读到的数据就为“脏”数据,即不正确的数据,2.读“脏”数据 读“脏”数据是指:,读“脏”数据
16、,读“脏”数据,读“脏”数据,T1将B值修改为200,T2读到B为200T1由于某种原因撤销,其修改作废,B恢复原值100这时T2读到的B为200,与数据库内容不一致,就是“脏”数据。,读“脏”数据T1将B值修改为200,T2读到B为200,3.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。,3.不可重复读不可重复读是指事务T1读取数据后,事务T2执,不可重复读,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,不可重复读不可重复读包括三种情况:,不可重复读,不可重复读
17、,不可重复读,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。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,不可重复读T1读取B=100进行运算,不可重复读,(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(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(教材中称为“幽灵”数据。,不可重复读(2)事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记,并
18、发控制概述,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,并发控制概述数据不一致性:由于并发操作破坏了事务的隔离性,9.2.2 并发控制措施,商用的DBMS一般都采用封锁方法封锁就是事务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。,9.2.2 并发控制措施商用的DBMS一般都采用封锁方法,并发控制措施,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。
19、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),并发控制措施一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制,并发控制措施,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,并发控制措施排它锁又称为写锁,并发控制措施,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,并发控制措施共享
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