复习与总结（并发控制）

Posted 2023-02-28 梦西空

 

三种事务执行方式：

（1）串行执行：每个时刻只有一个事务运行，以事务为单位，每次执行完一个事务才能执行下一个事务。

（2）轮流交叉执行：在单处理机系统中，每个事务交叉执行，每次处理机只处理一个事务。当一个事务没执行完，可以执行下一个事务。

（3）同时并发执行：在多处理机系统中，多处理机同时运行多个事务，使得事务之间真正的实现并发运行。
（注：后面讨论的并发处理都是以单处理机为基础的）

 
 

一.并发控制概述

引言：事务之间的并发处理可能导致事务的ACID特性遭到破坏。所以引入并发控制的概念以保证事务的隔离性和一致性。
 

并发操作破坏了事务的隔离性导致数据不一致：

• 丢失修改：两个事务T1，T2同时读入同一数据后，T2提交的结果破坏了T1提交的结果。

• 读 “ 脏 ”数据：T1修改了一个数据并将数据写入磁盘，T2读入这个数据，之后T1又将修改的数据恢复为初始值，此时T2读的数据与数据库中的数据不一致。

• 不可重复读：T1读入一个数据，T2对T1读的数据进行修改，T1无法再现前一次读的结果。

解决办法： 封锁，时间戳，乐观控制法，多版本并发控制。

 
 

二.封锁

1.两种锁

（1）排他锁（X锁/写锁）： 若事务T对数据对象A加上X锁，只有T可以对A进行读取和修改。其他事务不能给A加任何锁，直到T释放了A。
（2）共享锁（S锁/读锁）： 若事务T对数据对象A加上S锁，T可以读A但不能修改A，其他事务只可以给A加S锁，不能加X锁，直到T释放A。

相容矩阵：表示两个事务是否可以同时对一个数据对象加锁

T1\\T2	X	S	-
X	N	N	Y
S	N	Y	Y
-	Y	Y	Y

 
2.封锁协议

理解什么时候封锁，什么时候释放锁。

（1）一级封锁协议： 事务T在修改数据R前必须先对R加上X锁，事务结束后释放。
解决：丢失修改。

（2）二级封锁协议： 在一的基础上增加——T在读数据R前必须先对R加上S锁，读完后释放。
解决：丢失修改，读“ 脏 ”数据。

（3）三级封锁协议： 在一的基础上增加——T在读数据R前必须先对R加上S锁，事务结束后释放。
解决：丢失修改，读“ 脏 ”数据，不可重复读。
 
 

三.活锁和死锁

 

活锁 ：T1封锁了R，T2请求封锁R，T2等待；此时T3又请求封锁R，T1释放后，系统批准T3的请求，T2等待；从此后一直有事务请求封锁R，而且系统也都批准了他们的请求导致T2被搁置。

解决办法：选取一种优先批准请求的策略，
例如：先来先服务，按截至期优先，按价值优先等；

 
 
 

死锁 ：T1锁R1，T2锁R2；
T1请求锁R2，T1等T2释放R2；
T2请求锁R1，T2等T1释放R1；
两个事务都在等对方形成死锁。
 

解决办法：

1.预防法

一次封锁法：一次将以后要用的数据全加锁。
 

产生问题：
（1）增大封锁范围，降低了并发度；
（2）数据库是动态变化的，无法确定哪些要加锁，最坏的办法是一次性全加锁，进一步降低并发度。

 
 

2.死锁识别
（1）超时法：事务等待时间太长就认为发生了死锁。（很容易误判）
（2）等待图法：存在等待回路则判定发生死锁。

死锁诊断：发现死锁后，撤销掉代价最小的事务。

 
 
 

四.并发调度的可串行性

 

• 可串行化调度

多个事务并发执行是正确的 等价于
它的结果与任意一次串行执行时的结果相同

这种调度就是可串行化调度，这种调度满足可串行性。

 
 

• 可串行化调度的充分条件

冲突操作：不同事务对同一数据实行写写操作和读写操作。
不可交换的操作：不同事务的冲突操作和同一事务的操作。

一个调度 Sc 的若干操作交换后得 Sc’ ，Sc与Sc’等价。
（只有不同事务的不冲突操作可交换）

 

1.冲突可串行化

定义：通过交换不同事务的不冲突操作能得到串行化调度，称为冲突可串行化。

冲突可串行化调度一定是可串行化调度。

 

2.两段锁协议

• 对任何数据读，写操作前，要加上相应的锁。
• 每个事务在释放一个锁后，这个事务不可以再加任何锁。

把每个事务分为两个阶段：扩展阶段（加锁阶段），收缩阶段（释放锁阶段）。

产生问题：由于是要用什么数据就对它加锁，与一次封锁法不同，所以可能导致死锁现象。

 
 

五.封锁粒度

定义：封锁对象的大小。
封锁粒度与系统并发度和并发控制密切相关。

多粒度锁协议：允许对所有结点加锁，父结点加锁，子结点也会加同样的锁。

显示封锁：直接对该结点加的锁。
隐式封锁：由于对父结点加锁导致子结点被封锁。

意向锁：
IX锁，IS锁，SIX锁。
SIX锁=S+IX；

对子结点加锁要先对父结点加意向锁；
父结点被加了意向锁说明子结点正在被锁