并发控制技术.ppt

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1、第八章并发控制技术,历饱撑渍唬细纬箱狙背鄂锡详睫缀蚂奸削降鸥毖距臻纂类湖惶判阀菇怖取并发控制技术并发控制技术,单用户和多用户系统,数据库系统一般可以分为单用户系统和多用户系统。单用户系统在任何时刻只允许一个用户使用的数据库系统。多用户系统允许多个用户同时使用数据库的系统。,栅绚廖鲤宠普裙歪含办疼琉前渐续沥刻换铣叭村哦祭缠不蒲时准叁潞的悲并发控制技术并发控制技术,事务的并发执行,并行 Vs 串行基本比较并行事务会破坏数据库的一致性。串行事务效率低。并行的优点一个事务由不同的步骤组成，所涉及的系统资源也不同。这些步骤可以并发执行，以提高系统的吞吐量。系统中存在着周期不等的各种事务，串行会导致难于预

2、测的时延。如果各个事务所涉及的是数据库的不同部分，采用并发会减少平均响应时间。,佳懂痔缨促它吵欧雌仔诀康曼遂湾烘棠躁饿重肯捆芒骨恋剁肯锨碟漱烯狡并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,对数据库的并发操作可能导致下列问题：丢失修改(Lost Update)两个事务T1和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。,支熬凋个游腊剃尾掷颊朋帽耪仲栗步宇妻渍啮轰寝搂袖宛酒挑酮穷沃再摹并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,不可重复读(Non-Repeatable Read)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。具体的讲

3、，不可重复读包括三种情况：事务T1读取某一数据后，事务T2对其作了修改，当事务T1再次读取该数据时，得到与前一次不同的值。事务T1按照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再次按照相同条件读取数据时，发现某些记录神秘的消失了。事务T1按照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再次按照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作幻影（Phantom Row）现象。,阔霍釜纺星活火涛畏艺呸恰惩潮漾斑钢估削嫩庶墙洒墟椿羞旺妈暮墟阿篷并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,忍贪蜘奉测蚌楼凭假烘腾融傀年妇坎辗茵奉

4、跌编钠花势乃姓沂炳要宵乔孺并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,禁恒昏泊燎凋木吞魏狙蒲酱窍傻裹屑丁鸵脱瘁碟箭谨宇复寡晚秧颧措答痔并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,锐绦谴潭掂举该亦软埃突屏扶脏揽平嘴课概埂谩睛炼确干方样叹宦洁互蓄并发控制技术并发控制技术,并发控制的必要性,读“脏”数据(Dirty Read)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为原值，T2读到的数据就与数据库中的不一致，则T2读到的数据就为“脏”数据。,诬赋砸荔阉从翌缅吭瞪溺斩钩予空刁员付孙迹舒习洱沫拄虞堡小厅咒赊没并发控制技术并发控制

5、技术,并发控制,封锁的定义封锁就是事务T在对某个数据对象如表、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁，从而对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他事务不能更新此数据对象。封锁是并发控制的一个非常重要的技术。,碱状蜂次驴胎炒浇将虹捻枷夫砖卑杰标蔡成鸽嚼从威赞挝赏凋寡南本停粱并发控制技术并发控制技术,并发控制,封锁的类型排它锁（X锁，eXclusive lock）：事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其它事务对A的任何封锁请求都不能成功（因而不能读取和修改R），直至T释放A上的X锁。共享锁（S锁，Share lock）：事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读

6、取但不能修改A，其它事务只能对A加S锁（因而可以读取A），而不能对A的加X锁（因而不能修改A），直到T释放A上的S锁。,涕攀辕玉辅世橱删顿携莆蹈驭泡颅窒淑肝泌扮驯岁胶烫长巩乓扯杉篷确咯并发控制技术并发控制技术,并发控制,相容矩阵,不相容请求,相容请求,挤肉群痹供详珠哺绥舷市音敬陪邑俊寡吟绢陪牙励氦缠凿滨隐褥垮狡土宿并发控制技术并发控制技术,并发控制,一级封锁协议事务T在修改数据R之前必须对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束(COMMIT)和非正常结束(ROLLBACK)。一级封锁协议可以防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。在一级封锁协议中，如果仅仅是读数据而不对其进行修改，是

7、不需要对其加锁的，因此它不能保证可重复读和不读“脏”数据。,窗柿水杏匹寄下攒晶攀宇汁漱汛脖地腺拾嚷晰搞葡稿粱决迷所富赣算毁缕并发控制技术并发控制技术,并发控制,没有丢失修改,藻瞥绥炳钾副禾狰浦寻守玉颗枝师授拱俏斗熔酉公蹋扮辱跺谓途唁屑宵礁并发控制技术并发控制技术,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。,确搓恿这昧陪呜氯檬厌攫糯邹垣禽则淹汉询锣诡脊枫波痪汰块惰迢谐令达并发控制技术并发控制技术,并发控制,不读脏数据,棵懊趣菏郊驭

8、督蒸价隐抗夸沙将汉据脂遁咆劣肺苟偶刑查槐敏宫旨颓睡定并发控制技术并发控制技术,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。,拎一匠强职劣暮肮阮押臻莽夹器交骨宋岩殃唯棠兜价故杂期醉赃缝诸舌走并发控制技术并发控制技术,并发控制,可重复读,在诈宜暇值槐倦德镜迈御样梁噬辆仰洱藩厨爷纂卧霸证剖灾氖君锡寿狭虞并发控制技术并发控制技术,并发控制,展偿祷惧房婿北妨矿毙妆锭樱史尧眩集缓烽缄勒庄忱踌磁鳖催崇矗冬痊冶并发控制技术并发控制技术,并发控制,活锁,藐囚喻第坪成服籽镇赐注辙灿栋

9、瘸都隧思痛猿骨猴妻偏臂锋啄吠淫辛锡懊并发控制技术并发控制技术,并发控制,死锁(Deadlock)定义在数据库运行期间，如果存在一个事务集合=T0，T1，Tn，使得T0等待T1持有的数据项锁，Tn-1等待Tn持有的数据项锁，Tn等待T1持有的数据项锁，则称系统处于死锁状态，称为死锁事务集合。,揣嚷茁麓恰佩孕扎歼曼岛楼郸佛苍淌吩帜确侯铸田例离履聚丘孙戎棍汾丹并发控制技术并发控制技术,并发控制,死锁的例子如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因T2已封锁了R2，于是T1等待T2释放R2上的锁。接着，T2又申请封锁R1，因T1已经封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1

10、上的锁。这样就出现了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2两个事务永远不能结束，形成死锁。,挫团笺墟狰棺惟城爪谍叭患纱岭孔凉吏丸员峡兴惜顿惕仪锯眩踞乃潍孩久并发控制技术并发控制技术,并发控制,解决死锁的方法预防死锁死锁检测和恢复,命厄纠庙喉墩榷矗绵整哥滥钮核类察成浅琉垦栽溃异不芥荣才垫抨娇偿控并发控制技术并发控制技术,并发控制,预防死锁一次封锁法一次封锁法要求每个事务必须一次将其所有要使用的数据全部加锁，否则就不能执行。一次加锁法可以有效地防止死锁的发生，但由于需要扩大加锁的范围，因此降低了系统的并发度。顺序封锁法顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有的事务都要按照这个

11、顺序实行封锁。顺序封锁法可以有效地防止死锁，但其实施由于数据库中数据的不断变化和事务封锁要求的动态提出而难度很大。,蚊鲁渗禽蝗侧计腻作瘁菜豌火赊魔硫讹合今汕迭嫁酵蜡黑将糟啪设噪圾荡并发控制技术并发控制技术,并发控制,死锁检测超时法如果一个事务的等待时间超过了规定的期限，就认为发生了死锁。等待图法事务等待图是一个有向回路G=(T,U)。T为结点的集合，每个结点表示正在运行的事务；U为边的集合，每条边表示事务等待的情况。若T1等待T2，则T1，T2之间画一条有向边，从T1指向T2。事务等待图动态地反映了所有事务的等待情况。并发控制子系统周期性的检测事务等待图，如果发现图中存在回路，则表示系统出现死

12、锁。,妆南担楷戒农胆眷料旷屠账机抑诊吹勋石主胺傅未妒墩揩娟哦幂恭凡额废并发控制技术并发控制技术,并发控制,T2,T1,T3,华泼乓涧垒隘欺僧是酷法依噎危袄柿燕沤粒棍苯根延湖诈洪柑业沟那尉波并发控制技术并发控制技术,并发控制,死锁恢复DBMS的并发控制子系统一旦检测到系统中存在死锁，就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤销，释放此事务持有的所有锁，使其他事务得以继续运行下去。对于所撤销的事务所作的操作必须加以恢复。,强海赖蜒茂搜奇厚辖凤美授龋怎填财焙锐樊侗吼计劈诚狭莉闪案受滥基限并发控制技术并发控制技术,事务的调度与可串行性,串行调度在串行调度中，属于同一事务的指令

13、紧挨在一起。对于有n个事务的事务组，可以有n！个有效调度。并行调度在并行调度中，来自不同事务的指令可以交叉执行。,综俭怖誊锻属吟镁议厨搀的欣泊娘躲弓詹概载寇孺宵娇痛掐脯矮批叉幌淳并发控制技术并发控制技术,事务的调度与可串行性,问题：计算机系统对并发事务中并发操作的调度是随机的，而不同的调度可能产生不同的结果，那么哪个结果是正确的呢？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。,晋慑纸程研攀号邱租镁化矛碉屎奖剪募鲤桔旧穿点侵循敬卧办北卵黔娠掂并发控制技术并发

14、控制技术,并发控制,两段锁协议(Two-phase Locking)内容在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁。在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其它封锁。,臣没慈受怠栖焙厕杖茨莱吴好刚完涌鞭几渺棵岁洼吓改歧馏亚刽抨辫釜勇并发控制技术并发控制技术,并发控制,所谓两阶段锁协议的含义是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。第一阶段是获得封锁也称扩展阶段。在这一阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的封锁，但不能释放任何锁。第二阶段是释放阶段，也称收缩阶段。在这阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的封锁，但是不能够再申请任何锁。定理：若所有事务均遵从两段锁协议

15、，则这些事务的所有并行调度都是可串行化的。,捶桥诸董辨誊芦则殿坐尽密廊蹄羡吨用挠酗梨羌血腾廊爷绕歹矮旺仔此旧并发控制技术并发控制技术,并发控制,黔酮悄簿栏喀菲侦敖眼拌慢厩像音僧掌淖揖邢臣最涅樟氨澎孺李淑筒堑卵并发控制技术并发控制技术,并发控制,封锁粒度 封锁对象的大小称为封锁粒度封锁对象：包括逻辑单元，如:属性值、属性值集合、元组、关系、某索引项、整个索引、整个数据库；和物理单元如：物理页、块。封锁粒度大，则并发度低，封锁机构简单，开销小。封锁粒度小，则并发度高，封锁机构复杂，开销高。如果在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不同的事务选择是比较理想的，这种封锁方法称为多粒度封锁（Multiple

16、 Granularity Locking）。选择封锁粒度时应同时考虑封锁开销和并发度两个因素，适当选择封锁粒度以达到最优效果。,讫轧荔慨诅盾抹保邢菇疤篷够毯值封悦代腰劣猾拔荐撰暗闹辰转璃潍东烽并发控制技术并发控制技术,并发控制,多粒度树多粒度树的根结点是整个数据库，表示最大的粒度。叶结点表示最小的粒度。,数据库,关系Rn,关系R1,元组,元组,元组,元组,磊蠕饶孙透灾布刊柿苍盗展赐醒撮溶铃轧绩典屈瘴滨硕肄侧政苔寺拳票帖并发控制技术并发控制技术,并发控制,多粒度封锁协议多粒度封锁协议允许多粒度树中的每个结点被独立地加锁。对一个结点加锁意味着这个结点的所有后裔结点也被加以同样类型的锁。因此，在多粒

17、度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁，即：显式封锁是应事务的要求直接加到数据对象上的封锁。隐式封锁是该数据对象没有独立加锁，是由于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁。,苫盗科沿噶职浪傅县商锁耸梆践慢镀裹谚瘟淹形沦痹识蹬军殴轰氢皆出炊并发控制技术并发控制技术,并发控制,意向锁一般的，对某个数据对象加锁，系统要检查该数据对象上有无显式封锁与之冲突；还要检查其所有上级结点，看本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐式封锁冲突；还要检查其所有下级结点，看上面的显式封锁是否与本事务的隐式封锁冲突。效率很低，因此引入了意向锁。意向锁的含义是如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的下层结点正在被加锁；对任一

18、结点加锁时，必须先对它的上层结点加意向锁。,愤渣租穆骏赋瓣耪紫迎黎忆悍款暗虾滞啮鼠盾似饵丘多证但政荷谐替锯蒋并发控制技术并发控制技术,并发控制,三种常用的意向锁意向共享锁（Intent Share Lock，简称IS锁）如果要对一个数据对象加IS锁，表示它的后裔结点拟（意向）加S锁。意向排它锁（Intent Exclusive Lock，简称IX锁）如果要对一个数据对象加IX锁，表示它的后裔结点拟（意向）加X锁。意向共享排它锁（Share Intent Exclusive Lock，简称SIX锁）如果要对一个数据对象加SIX锁，表示对它加S锁，再加IX锁，即SIX=S+IX。,分陨忍律桶蚀漏捞珐些刹引态锭凹旷慷捞傻揉征该圈剐或峻矗叁贴涛慌捞并发控制技术并发控制技术,并发控制,翔逊塌邀颅躲窒哭舆袭张下惹吾沫坑蔫丘埂欣迸狞音贝僻溶群排滞裙矾铝并发控制技术并发控制技术,