数据库系统原理：BDB7 数据库事务管理.ppt

第七章 数据库事务管理 提纲 事务概念 事务状态 事务调度 事务的三类不一致性 封锁 三级封锁协议 死锁 数据库事务管理 并发调度的可串行性 两段锁协议 封锁的粒度 故障的种类 恢复的实现技术 恢复策略 具有检查点的恢复技术 数据库镜像 事务概念 事务定义 事务是由一系列操作序列构成的程序执行单元，这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位 例如银行转帐 SQL中事务的定义 事务以Begin transaction开始，以Commit work或 Rollback work结束 Commit work表示提交，事务正常结束 Rollback work表示事务非正常结束，撤消事务已做的操作，回滚到事务开始时状态 事务概念 示例 银行转帐：事务T从A帐户过户￥50到B帐户 T： read(A); A := A – 50; write(A); read(B); B := B + 50; write(B); read(X)：从数据库传送数据项X到事务的工作区中 write(X)：从事务的工作区中将数据项X写回数据库 事务概念 事务特性(ACID) 原子性(Atomicity) 事务中包含的所有操作要么全做，要么全不做 原子性由恢复机制实现 一致性(Consistency) 事务的隔离执行必须保证数据库的一致性 事务开始前，数据库处于一致性的状态；事务结束后，数据库必须仍处于一致性状态 数据库的一致性状态由用户来负责，由并发控制机制实现 如银行转帐，转帐前后两个帐户金额之和应保持不变 事务概念 隔离性(Isolation) 系统必须保证事务不受其它并发执行事务的影响 对任何一对事务T1，T2，在T1看来，T2要么在T1开始之前已经结束，要么在T1完成之后再开始执行 隔离性通过并发控制机制实现 持久性(Durability) 一个事务一旦提交之后，它对数据库的影响必须是永久的(又称永久性) 系统发生故障不能改变事务的持久性 持久性通过恢复机制实现 事务状态 事务调度 事务的调度 事务的执行顺序称为一个调度，表示事务的指令在系统中执行的时间顺序 一组事务的调度必须保证 包含了所有事务的操作指令 一个事务中指令的顺序必须保持不变 串行调度 在串行调度中，属于同一事务的指令紧挨在一起 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 当并行调度等价于某个串行调度时，则称它是正确的 事务调度 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 核心问题 在保证一致性的前提下最大限度地提高并发度 事务调度 事务执行示例 事务调度 事务调度 事务调度 不一致性：丢失修改 不一致性：读脏数据 不一致性：不能重复读 事务调度：发生幻象 封锁(Locking) 基于锁的并发控制 封锁是实现并发控制的一个重要技术 共享锁（读锁、S锁） 排他锁（写锁、X锁） 任何事务在对某一数据对象（表、记录、数据项）进行读写操作时必须先对该数据加锁 封锁(Locking) 封锁协议 三级封锁协议 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，直到事务结束（commit或rollback）才释放。 可防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的 二级封锁协议：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，读完后即可释放S锁。 还可以防止读“脏”数据 三级封锁协议：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。 还可以防止不可重复读 一级封锁协议：可防止丢失修改 二级封锁协议：可防止读脏数据 三级封锁协议：可防止不可重复读 并发控制—活锁 活锁 避免活锁的简单方法是采用先来先服务的策略。 并发控制—死锁 死锁 如果有两个事务同时要对两个不同的数据加锁就可能发生相互等待的问题，从而形成死锁。 死锁处理 死锁预防 一次封锁法（降低了并发度） 顺序封锁法（数据对象多，很难事先确定每一个事务要封锁哪些对象） 死锁检测与恢复 基本观点：允许发生死锁，再检测，然后选择代价最小的事务回滚 超时法 判断事务的等待时间超过规定的时限，认为有死锁。 缺点：时限不太好设置，时限太短可能误判死锁，时限太长，死锁发生又不能及时发现。 死锁处理 等待图法 周期性地检查事务等待图，如果发现等待图中存在回路，就表示系统