数据库原理与应用第9章课件.ppt

1、第九章第九章 事务及并发控制事务及并发控制v9.19.1事务事务v9.29.2数据库的并发控制数据库的并发控制v9.3 SQL Server9.3 SQL Server数据库的并发控制数据库的并发控制本章目录本章目录v掌握事务的概念及其掌握事务的概念及其ACIDACID性质；性质；v理解数据库并发控制的必要性；理解数据库并发控制的必要性；v掌握掌握DBMSDBMS并发控制的基本原理与技术并发控制的基本原理与技术；v掌握封锁技术带来的问题及解决方法掌握封锁技术带来的问题及解决方法；v了解了解SQL ServerSQL Server数据库的并发控制机制数据库的并发控制机制学习目标学习目标 9.19

2、.1事务事务v9.1.19.1.1事务的定义事务的定义v9.1.29.1.2事务的事务的ACIDACID性质性质v9.1.9.1.事务的状态事务的状态9.1.1事务的定义 从账号向账号转移资金的例子，命名为事务：从账号向账号转移资金的例子，命名为事务： ：BEGINBEGIN READ(A); READ(A); A:=A-50000; A:=A-50000; WRITE(A); WRITE(A); READ(B); READ(B); B:=B+50000; B:=B+50000; WRITE(B); WRITE(B); COMMIT COMMIT 当出现程序故障，则执行回滚操作，其操作后两行变

3、为：当出现程序故障，则执行回滚操作，其操作后两行变为： ABORTABORT ROLLBACK ROLLBACK注：注：ABORTABORT是指异常。是指异常。 一、事务一、事务(Transaction)(Transaction)v定义定义 一个数据库操作序列一个数据库操作序列 一个不可分割的工作单位（要么全做要么全不做）一个不可分割的工作单位（要么全做要么全不做） 恢复和并发控制恢复和并发控制的基本单位的基本单位v事务和程序比较事务和程序比较 在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条在关系数据库中，一个事务可以是一条或多条SQLSQL语句语句, ,也可以包含一个或多个程序。也可以包含一个或多

4、个程序。 一个程序通常包含多个事务一个程序通常包含多个事务批与事务的区别v一个批可以包含多个事务，一个事务也一个批可以包含多个事务，一个事务也可以包含多个批。两者的区别是，可以包含多个批。两者的区别是，批语批语句的组合发生在编译阶段，句的组合发生在编译阶段，而而事务语句事务语句的组合发生在执行阶段的组合发生在执行阶段。在在T-SQLT-SQL语言中，定义事务语句有语言中，定义事务语句有4 4条：条：vBEGIN TRANSACTION(BEGIN TRANSACTION(标明事务的开始标明事务的开始) )vCOMMIT(COMMIT(标明事务的成功提交标明事务的成功提交) ) vROLLBAC

5、K (ROLLBACK (标明事务的回滚标明事务的回滚) )vSAVE TRANSACTION(SAVE TRANSACTION(建立保存点建立保存点) )建立一个保存点，使用户能将事务回滚到该保建立一个保存点，使用户能将事务回滚到该保存点的状态，而不是简单回滚整个事务。存点的状态，而不是简单回滚整个事务。v 事务事务(Transaction)(Transaction)事务举例建立一个显式事务以显示建立一个显式事务以显示salessales数据库数据库employeeemployee表的数据表的数据BEGIN TRANSACTION T1BEGIN TRANSACTION T1 select

6、select * * from employee from employeeCOMMIT TRANSACTION T1COMMIT TRANSACTION T1 例例 使用使用ROLLBACK TRANSACTIONROLLBACK TRANSACTION语句标识事务结束语句标识事务结束BEGIN TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION UPDATE goods UPDATE goods SET stock_quantity=stock_quantity-5 SET stock_quantity=stock_quantity-5 WHERE goods_id=G00006 W

7、HERE goods_id=G00006 INSERT INTO sell_order(order_id1,goods_id, INSERT INTO sell_order(order_id1,goods_id, order_num,order_date) order_num,order_date) VALUES (S00005,G00006,5,getdate( ) ) VALUES (S00005,G00006,5,getdate( ) )ROLLBACK TRANSACTIONROLLBACK TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION

8、my_deletemy_delete DELETE FROM department WHERE DELETE FROM department WHERE department_id=D005department_id=D005 SAVE TRANSACTION after_deleteSAVE TRANSACTION after_delete UPDATE UPDATE employee SET department_id=D001 WHERE employee SET department_id=D001 WHERE department_id=D005department_id=D005

9、例从例从departmentdepartment表中删除仓储部，再将仓储部的表中删除仓储部，再将仓储部的职工划分到总经理办。职工划分到总经理办。IFIF ( error!=0 OR rowcount ( error!=0 OR rowcount=0 )=0 ) BEGIN BEGIN ROLLBACK TRANSACTION ROLLBACK TRANSACTION after_delete after_delete COMMIT TRANSACTIONCOMMIT TRANSACTION my_deletemy_delete END ENDELSEELSE COMMIT TRANSACTIO

10、NCOMMIT TRANSACTION my_deletemy_deleteGOGO9.1.1事务的定义事务的要点归纳如下：事务的要点归纳如下：v事务是一个原子工作单元。事务是一个原子工作单元。v事务必须使数据库保持一致状态；它必须要么完事务必须使数据库保持一致状态；它必须要么完整执行，要么根本不执行。整执行，要么根本不执行。v除非使用特殊语句标明分界点，否则数据库管理除非使用特殊语句标明分界点，否则数据库管理系统不能检测到各个事务在应用程序的起点和终系统不能检测到各个事务在应用程序的起点和终点。点。v在完成事务时，有两种可能结果：数据库进入新在完成事务时，有两种可能结果：数据库进入新的一致状

11、态；部分数据库更新回滚使数据库还原的一致状态；部分数据库更新回滚使数据库还原到旧的一致状态。到旧的一致状态。v同一程序的事务不能嵌套。同一程序的事务不能嵌套。COMMITCOMMIT和和ROLLBACKROLLBACK只在事务进行时执行。只在事务进行时执行。v如果未在事务的开始和结尾标注特殊语句，数据如果未在事务的开始和结尾标注特殊语句，数据库管理系统将把整个程序的开始和结尾看作程序库管理系统将把整个程序的开始和结尾看作程序中事务的起点和终点。中事务的起点和终点。9.1.1事务的定义提提 问问v1 1、用户的权限有哪几类？如何授权？、用户的权限有哪几类？如何授权？v2 2、什么是角色？如何为角

12、色授权？、什么是角色？如何为角色授权？v2 2、什么是事务？、什么是事务？v3 3、如何定义事务？、如何定义事务？事事 务务v对数据库所做的一系列修改，在修改过程中，暂对数据库所做的一系列修改，在修改过程中，暂时不写入数据库，而是缓存起来，用户在自己的时不写入数据库，而是缓存起来，用户在自己的终端可以预览变化，直到全部修改完成，并经过终端可以预览变化，直到全部修改完成，并经过检查确认无误后，一次性提交并写入数据库，在检查确认无误后，一次性提交并写入数据库，在提交之前，必要的话所做的修改都可以取消。提交之前，必要的话所做的修改都可以取消。v提交之后，就不能撤消，提交成功后其他用户才提交之后，就不

13、能撤消，提交成功后其他用户才可以通过查询浏览数据的变化。可以通过查询浏览数据的变化。 事务模式 SQL Server SQL Server以以3 3种事务模式管理事务：种事务模式管理事务：(1)(1)自动提交事务模式自动提交事务模式：每条单独的语句都是：每条单独的语句都是一个事务。在此模式下，每条一个事务。在此模式下，每条Transact-SQLTransact-SQL语句在成功执行完成后，都被自动提交，如果语句在成功执行完成后，都被自动提交，如果遇到错误，则自动回滚该语句。该模式为系统遇到错误，则自动回滚该语句。该模式为系统默认的事务管理模式。默认的事务管理模式。(2) (2) 显式事务模式

14、显式事务模式：该模式允许用户定义事务的启动和：该模式允许用户定义事务的启动和结束。事务以结束。事务以BEGIN TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION语句显式开语句显式开始，以始，以COMMITCOMMIT或或ROLLBACKROLLBACK语句显式结束。语句显式结束。(3) (3) 隐性事务模式隐性事务模式：在当前事务完成提交或回滚后，新：在当前事务完成提交或回滚后，新事务自动启动。隐性事务不需要使用事务自动启动。隐性事务不需要使用BEGIN BEGIN TRANSACTIONTRANSACTION语句标识事务的开始，但需要以语句标识事务的开始，但需要以COMMITCOMM

15、IT或或ROLLBACKROLLBACK语句来提交或回滚事务。语句来提交或回滚事务。事务模式事务的事务的ACIDACID特性：特性：v 原子性（原子性（A Atomicitytomicity）v 一致性（一致性（C Consistencyonsistency）v 隔离性（隔离性（I Isolationsolation）v 持续性（持续性（DDurability urability ）9.1.2事务的ACID性质9.1.9.1.事务的状态事务的状态图图9-1 9-1 事务状态图事务状态图ROLLBACKROLLBACK COMMITCOMMITWRITEWRITEREADREADENDEND异常

16、异常中止中止失败失败全部全部提交提交活动活动部分部分提交提交BEGINBEGINABORTABORTABORTABORTv9.19.1事务事务v9.29.2数据库的并发控制数据库的并发控制v9.3 SQL Server9.3 SQL Server数据库的并发控制数据库的并发控制本章目录本章目录问题的产生问题的产生v多用户数据库系统的存在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允许多个用户同时使用的数据库系统n飞机订票数据库系统飞机订票数据库系统n银行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特点：在同一时刻并发运行的事务数可 达数百个达数百个 问题的产生（续）

17、问题的产生（续）v不同的多事务执行方式不同的多事务执行方式 (1)(1)事务串行执行事务串行执行每个时刻只有一个事务运每个时刻只有一个事务运行，其他事务必须等到这行，其他事务必须等到这个事务结束以后方能运行个事务结束以后方能运行T1T2T3事务的串行执行方式事务的串行执行方式问题的产生（续）问题的产生（续）(2)(2)交叉并发方式交叉并发方式（Interleaved ConcurrencyInterleaved Concurrency）在在单处理机系统单处理机系统中，事务的并行执行是这中，事务的并行执行是这些并行事务的并行操作些并行事务的并行操作轮流交叉运行轮流交叉运行单处理机系统中的并行事务

18、并没有真正地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，并行运行，但能够减少处理机的空闲时间，提高系统的效率提高系统的效率问题的产生（续）问题的产生（续）事务的交叉并发执行方式问题的产生（续）问题的产生（续） (3) (3)同时并发方式同时并发方式 （simultaneous concurrencysimultaneous concurrency）多处理机系统中，每个处理机可以运行多处理机系统中，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个事务，实现多个事务真正的并行运行问题的产生（续）

19、问题的产生（续）v事务并发执行带来的问题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会产生多个事务同时存取同一数据的情况的情况 可能会存取和存储不正确的数据，可能会存取和存储不正确的数据，破坏破坏事务一致性事务一致性和和数据库的一致性数据库的一致性T1T1的修改被的修改被T2T2覆盖了！覆盖了！并发控制概述（续）并发控制概述（续）并发操作带来数据的不一致性实例并发操作带来数据的不一致性实例 例例11飞机订票系统中的一个活动序列飞机订票系统中的一个活动序列 甲售票点甲售票点( (甲事务甲事务) )读出某航班的机票余额读出某航班的机票余额A A，设，设A=16A=16； 乙售票点乙售票点(

20、 (乙事务乙事务) )读出同一航班的机票余额读出同一航班的机票余额A A，也为，也为1616； 甲售票点卖出一张机票，修改余额甲售票点卖出一张机票，修改余额AA-1AA-1，所以，所以A A为为1515，把把A A写回数据库；写回数据库； 乙售票点也卖出一张机票，修改余额乙售票点也卖出一张机票，修改余额AA-1AA-1，所以，所以A A为为1515，把把A A写回数据库写回数据库 n结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少1 1 并发控制概述（续）并发控制概述（续）v这种情况称为数据库的不一致性，是由并这种情况称为数据库的不一致性，是由并发操作引

21、起的。发操作引起的。v在并发操作情况下，对甲、乙两个事务的在并发操作情况下，对甲、乙两个事务的操作序列的调度是随机的。操作序列的调度是随机的。v若按上面的调度序列执行，甲事务的修改若按上面的调度序列执行，甲事务的修改就被丢失。就被丢失。v9.2.19.2.1并发操作引发的问题并发操作引发的问题v9.2.29.2.2封锁技术封锁技术v9.2.39.2.3封锁协议封锁协议v9.2.49.2.4封锁带来的问题封锁带来的问题v9.2.59.2.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性9.2 9.2 数据库的并发控制数据库的并发控制9.2.19.2.1并发操作引发的问题并发操作引发的问题v并发操作带来的数

22、据不一致性并发操作带来的数据不一致性 丢失修改丢失修改（Lost UpdateLost Update） 不可重复读不可重复读（Non-repeatable ReadNon-repeatable Read） 读读“脏脏”数据数据（Dirty ReadDirty Read）v记号记号 R(xR(x): ):读数据读数据x x W(xW(x): ):写数据写数据x x 1. 1. 丢失修改丢失修改v两个事务两个事务T T1 1和和T T2 2读入同一数据并修改，读入同一数据并修改，T T2 2的提交结果破坏了的提交结果破坏了T T1 1提交的结果，导提交的结果，导致致T T1 1的修改被丢失。的修改

23、被丢失。丢失修改（续）丢失修改（续）T T1 1T T2 2 R(A)=16R(A)=16R(A)=16R(A)=16 AA-1AA-1 W(A)=15WW(A)=15WAA-1AA-1W(A)=15W(A)=15丢失修改丢失修改2. 2. 不可重复读不可重复读v不可重复读不可重复读v是指事务是指事务T T1 1读取数据后，事务读取数据后，事务T T2 2执行更新操作，使执行更新操作，使T T1 1无法再现前一无法再现前一次读取结果。次读取结果。不可重复读（续）不可重复读（续）v不可重复读包括三种情况：不可重复读包括三种情况：(1)(1)事务事务T T1 1读取某一数据后，读取某一数据后，事务

24、事务T T2 2对其对其做了修改做了修改，当事务，当事务T T1 1再次读该数据时，再次读该数据时，得到与前一次不同的值得到与前一次不同的值 不可重复读（续）不可重复读（续）T T1 1T T2 2 R(A)=50R(A)=50 R(B)=100R(B)=100求和求和=150=150R(B)=100R(B)=100BBBB* *2 2(B)=200(B)=200 R(A)=50R(A)=50R(B)=200R(B)=200和和=250=250( (验算不对验算不对) )不可重复读不可重复读 例如：不可重复读（续）不可重复读（续）(2)(2)事务事务T1T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记

25、录按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，后，事务事务T2T2删除了其中部分记录删除了其中部分记录，当，当T1T1再次按相同再次按相同条件读取数据时，发现某些记录消失了条件读取数据时，发现某些记录消失了 (3)(3)事务事务T1T1按一定条件从数据库中读取某些数据记录后，按一定条件从数据库中读取某些数据记录后，事务事务T2T2插入了一些记录插入了一些记录，当，当T1T1再次按相同条件读取再次按相同条件读取数据时，发现多了一些记录。数据时，发现多了一些记录。 后两种不可重复读有时也称为后两种不可重复读有时也称为幻影幻影现象现象（Phantom RowPhantom Row）3. 3. 读读“脏

26、脏”数据数据 读读“脏脏”数据是指：数据是指：n事务事务T1T1修改某一数据，并将其写回磁盘修改某一数据，并将其写回磁盘n事务事务T2T2读取同一数据后，读取同一数据后，T1T1由于某种原因被由于某种原因被撤销撤销n这时这时T1T1已修改过的数据恢复原值，已修改过的数据恢复原值，T2T2读到的读到的数据就与数据库中的数据不一致数据就与数据库中的数据不一致nT2T2读到的数据就为读到的数据就为“脏脏”数据数据，即，即不正确的不正确的数据数据 读读“脏脏”数据（续）数据（续）T T1 1T T2 2 R(C)=100R(C)=100 CCCC* *2 2 W(C)=200W(C)=200R(C)=

27、200R(C)=200ROLLBACKROLLBACK C C恢复为恢复为100100例如例如读“脏”数据 n T1T1将将C C值修改为值修改为200200，T2T2读到读到C C为为200200n T1T1由于某种原因撤销，由于某种原因撤销，其修改作废，其修改作废，C C恢复原值恢复原值100100n 这时这时T2T2读到的读到的C C为为200200，与数据库内容不一致，与数据库内容不一致，就是就是“脏脏”数据数据 9.2.1 9.2.1 并发操作引发的问题并发操作引发的问题v数据不一致性：由于数据不一致性：由于并发操作破坏了事并发操作破坏了事务的隔离性务的隔离性v并发控制就是要用并发控

28、制就是要用正确的方式调度并发正确的方式调度并发操作操作，使一个用户事务的执行不受其他，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事务的干扰，从而避免造成数据的不一致性致性 9.2.1 9.2.1 并发操作引发的问题并发操作引发的问题v并发控制机制的任务并发控制机制的任务对并发操作进行正确调度对并发操作进行正确调度保证事务的隔离性保证事务的隔离性保证数据库的一致性保证数据库的一致性9.2数据库的并发控制v9.2.19.2.1并发操作引发的问题并发操作引发的问题v9.2.29.2.2封锁技术封锁技术v9.2.39.2.3封锁协议封锁协议v9.2.49.2.4封锁带来的问题封锁带

29、来的问题v9.2.59.2.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性9.2.2 9.2.2 封锁技术封锁技术v并发控制的主要技术并发控制的主要技术封锁封锁(Locking)(Locking)时间戳时间戳(Timestamp)(Timestamp)乐观控制法乐观控制法v商用的商用的DBMSDBMS一般都采用封锁方法一般都采用封锁方法 9.2.2 9.2.2 封锁技术封锁技术v什么是封锁什么是封锁v基本封锁类型基本封锁类型v锁的相容矩阵锁的相容矩阵什么是封锁什么是封锁v封锁就是事务封锁就是事务T T在在对某个数据对象对某个数据对象（例如表、（例如表、记录等）操作之前，先向系统发出请求，记录等）操作之

30、前，先向系统发出请求，对其对其加锁加锁v加锁后事务加锁后事务T T就对该数据对象有了一定的控就对该数据对象有了一定的控制，在事务制，在事务T T释放释放它的锁之前，它的锁之前，其它的事务其它的事务不能更新此数据对象。不能更新此数据对象。基本封锁类型基本封锁类型v一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有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。什么样的控制由封锁的类型决定。v基本封锁类型基本封锁类型排它锁排它锁（Exclusive LocksExclusive Locks，简记为，简记为X X锁）锁）共享锁共享锁（Share LocksShare Locks，简记为，简记为S

31、 S锁）锁）排它锁排它锁v排它锁又称为排它锁又称为写锁写锁v若事务若事务T T对数据对象对数据对象A A加上加上X X锁，则锁，则只允许只允许T T读取和修改读取和修改A A，其它任何事务都，其它任何事务都不能不能再再对对A A加任何类型的锁加任何类型的锁，直到，直到T T释放释放A A上的锁上的锁v保证其他事务在保证其他事务在T T释放释放A A上的锁之前不能上的锁之前不能再读取和修改再读取和修改A A 共享锁共享锁v共享锁又称为共享锁又称为读锁读锁v若事务若事务T T对数据对象对数据对象A A加上加上S S锁，则锁，则其其它事务只能再对它事务只能再对A A加加S S锁锁，而，而不能加不能加

32、X X锁锁，直到，直到T T释放释放A A上的上的S S锁锁v保证其他事务可以读保证其他事务可以读A A，但在，但在T T释放释放A A上的上的S S锁之前不能对锁之前不能对A A做任何修改做任何修改 锁的相容矩阵锁的相容矩阵Y=YesY=Yes，相容的请求，相容的请求N=NoN=No，不相容的请求，不相容的请求 T T1 1 T T2 2X XS S- -X XN NN NY YS SN NY YY Y- -Y YY YY Y使用封锁机制解决丢失修改问题使用封锁机制解决丢失修改问题T T1 1T T2 2 XlockXlock A A R(A)=16R(A)=16XlockXlock A A

33、 AA-1AA-1等待等待 W(A)=15W(A)=15等待等待 CommitCommit等待等待 Unlock AUnlock A等待等待获得获得XlockXlock A AR(A)=15R(A)=15AA-1AA-1W(A)=14W(A)=14CommitCommitUnlock AUnlock A例：例：使用封锁机制解决不可重复读问题使用封锁机制解决不可重复读问题T T1 1T T2 2 SlockSlock A ASlockSlock B BR(A)=50R(A)=50R(B)=100R(B)=100求和求和=150=150XlockXlock B B等待等待等待等待 R(A)=50R

34、(A)=50等待等待R(B)=100R(B)=100等待等待求和求和=150=150等待等待CommitCommit等待等待Unlock AUnlock A等待等待Unlock BUnlock B等待等待获得获得XlockBXlockBR(B)=100R(B)=100BBBB* *2 2W(B)=200W(B)=200CommitCommitUnlock BUnlock B使用封锁机制解决读使用封锁机制解决读“脏脏”数据问题数据问题T T1 1T T2 2 XlockXlock C CR(C)=100R(C)=100CCCC* *2 2W(C)=200W(C)=200SlockSlock C

35、C等待等待 ROLLBACKROLLBACK等待等待(C(C恢复为恢复为100)100)等待等待Unlock CUnlock C等待等待获得获得SlockSlock C CR(C)=100R(C)=100Commit CCommit CUnlock CUnlock C例例锁的相容矩阵（续）锁的相容矩阵（续）在锁的相容矩阵中：在锁的相容矩阵中：v最左边一列表示事务最左边一列表示事务T1T1已经获得的数据对象上的锁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。的类型，其中横线表示没有加锁。v最上面一行表示另一事务最上面一行表示另一事务T2T2对同一数据对象发出的对同一数据对象发出的封锁请求

36、。封锁请求。vT2T2的封锁请求能否被满足用矩阵中的的封锁请求能否被满足用矩阵中的Y Y和和N N表示表示 Y Y表示事务表示事务T2T2的封锁要求与的封锁要求与T1T1已持有的锁相容，已持有的锁相容，封锁请求可以满足封锁请求可以满足 N N表示表示T2T2的封锁请求与的封锁请求与T1T1已持有的锁冲突，已持有的锁冲突，T2T2的的请求被拒绝请求被拒绝4.4.封锁粒度封锁粒度v锁定机制的主要属性是锁定机制的主要属性是锁的粒度和锁的类型锁的粒度和锁的类型锁的粒度锁的粒度是指锁定对象的大小是指锁定对象的大小封锁的对象封锁的对象:逻辑单元，物理单元逻辑单元，物理单元 逻辑单元逻辑单元: 属性值、属性

37、值集合、元组、属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、整个索引、整个数据库等关系、索引项、整个索引、整个数据库等物理单元物理单元：页（数据页或索引页）、物理：页（数据页或索引页）、物理记录等记录等v多粒度封锁多粒度封锁 (multiple granularity (multiple granularity locking)locking) 在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不同的事务选择同的事务选择4.4.封锁粒度封锁粒度v在多粒度封锁中一个数据对象可能以两在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁：种方式封锁：显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁显式封锁

38、和隐式封锁显式封锁和隐式封锁v显式封锁显式封锁: : 直接加到数据对象上的封锁直接加到数据对象上的封锁v隐式封锁隐式封锁: : 该数据对象没有独立加锁，是由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于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁v显式封锁和隐式封锁的效果是一样的显式封锁和隐式封锁的效果是一样的显式封锁和隐式封锁（续）显式封锁和隐式封锁（续）v系统检查封锁冲突时系统检查封锁冲突时n要检查显式封锁要检查显式封锁n还要检查隐式封锁还要检查隐式封锁v例如事务例如事务T T要对要对关系关系R R1 1加加X X锁锁 系统必须搜索其上级结点数据库、关系系统必须搜索其上级结点

39、数据库、关系R R1 1 还要搜索还要搜索R R1 1的下级结点，即的下级结点，即R R1 1中的每一个元组中的每一个元组 如果其中某一个数据对象已经加了不相容锁，则如果其中某一个数据对象已经加了不相容锁，则T T必必须等待须等待 显式封锁和隐式封锁（续）显式封锁和隐式封锁（续）v 对某个数据对象加锁，系统要检查对某个数据对象加锁，系统要检查 该数据对象该数据对象有无显式封锁与之冲突有无显式封锁与之冲突 所有上级结点所有上级结点检查本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐检查本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐式封锁冲突：式封锁冲突：( (由上级结点已加的封锁造成的由上级结点已加的封锁造成的）

40、 所有下级结点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看上面的显式封锁是否与本事务的隐式封锁（将（将加到下级结点的封锁）加到下级结点的封锁）冲突冲突意向锁意向锁v引进意向锁（引进意向锁（intention lockintention lock）目的）目的 提高提高对某个数据对象加锁时系统的对某个数据对象加锁时系统的检查效率检查效率v如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的下层结点下层结点正在正在被加锁被加锁v对任一结点加基本锁，必须对任一结点加基本锁，必须先先对它的对它的上层结上层结点加意向锁点加意向锁v例如，对任一元组加锁时，必须先对它所在例如，

41、对任一元组加锁时，必须先对它所在的数据库和关系加意向锁的数据库和关系加意向锁 常用意向锁常用意向锁v意向共享锁意向共享锁(Intent Share Lock(Intent Share Lock，简称，简称ISIS锁锁) )v意向排它锁意向排它锁(Intent Exclusive Lock(Intent Exclusive Lock，简称，简称IXIX锁锁) )v共享意向排它锁共享意向排它锁(Share Intent Exclusive (Share Intent Exclusive LockLock，简称，简称SIXSIX锁锁) )意向锁（续）意向锁（续）vISIS锁锁 如果对一个数据对象加如

42、果对一个数据对象加ISIS锁，表示它的锁，表示它的后裔结点拟（意向）加后裔结点拟（意向）加S S锁。锁。 例如：事务例如：事务T1T1要对要对R R1 1中某个元组加中某个元组加S S锁，锁，则要首先对关系则要首先对关系R R1 1和数据库加和数据库加ISIS锁锁 意向锁（续）意向锁（续）vIXIX锁锁 如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加IXIX锁，表示它的后裔锁，表示它的后裔结点拟（意向）加结点拟（意向）加X X锁。锁。 例如：事务例如：事务T1T1要对要对R R1 1中某个元组加中某个元组加X X锁，锁， 则要首先对关系则要首先对关系R R1 1和数据库加和数据库加IXIX锁锁 意向

43、锁（续）意向锁（续）vSIXSIX锁锁 如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加SIXSIX锁，表示对它锁，表示对它加加S S锁，再加锁，再加IXIX锁，即锁，即SIX = S + IXSIX = S + IX。 例：对某个表加例：对某个表加SIXSIX锁，则表示该事务要锁，则表示该事务要读整个表（所以要对该表加读整个表（所以要对该表加S S锁），同时锁），同时会更新个别元组（所以要对该表加会更新个别元组（所以要对该表加IXIX锁）。锁）。意向锁（续）意向锁（续）意向锁的相容矩阵意向锁的相容矩阵意向锁（续）意向锁（续）v锁的强度锁的强度 锁的强度是指它对其锁的强度是指它对其他锁的排斥程度他锁的

44、排斥程度 一个事务在申请封锁一个事务在申请封锁时以强锁代替弱锁是时以强锁代替弱锁是安全的，反之则不然安全的，反之则不然意向锁（续）意向锁（续）v具有意向锁的多粒度封锁方法具有意向锁的多粒度封锁方法 申请封锁申请封锁时应该按时应该按自上而下自上而下的次序进行的次序进行 释放封锁释放封锁时则应该按时则应该按自下而上自下而上的次序进行的次序进行 例如：事务例如：事务T1T1要对关系要对关系R R1 1加加S S锁锁n要首先对数据库加要首先对数据库加ISIS锁锁n检查数据库和检查数据库和R R1 1是否已加了不相容的锁是否已加了不相容的锁(X(X或或IX)IX)n不再需要搜索和检查不再需要搜索和检查R

45、 R1 1中的元组是否加了不相容中的元组是否加了不相容的锁的锁(X(X锁锁) ) 意向锁（续）意向锁（续）v具有意向锁的多粒度封锁方法具有意向锁的多粒度封锁方法 提高了系统的并发度提高了系统的并发度 减少了加锁和解锁的开销减少了加锁和解锁的开销 在实际的数据库管理系统产品中得到广泛在实际的数据库管理系统产品中得到广泛应用应用 选择封锁粒度的原则选择封锁粒度的原则v封锁的粒度越封锁的粒度越 大，小，大，小，v系统被封锁的对象系统被封锁的对象 少，多，少，多，v并发度并发度 小，高，小，高，v系统开销系统开销 小，大，小，大，选择封锁粒度的原则（续）选择封锁粒度的原则（续）v需要处理需要处理多个关

46、系多个关系的的大量元组大量元组的用户事务：的用户事务：以以数据库数据库为封锁单位；为封锁单位；v需要处理需要处理大量元组大量元组的用户事务：以关系为封的用户事务：以关系为封锁单元；锁单元；v只处理只处理少量元组少量元组的用户事务：以元组为封锁的用户事务：以元组为封锁单位单位9.2数据库的并发控制v9.2.19.2.1并发操作引发的问题并发操作引发的问题v9.2.29.2.2封锁技术封锁技术v9.2.39.2.3封锁协议封锁协议v9.2.49.2.4封锁带来的问题封锁带来的问题v9.2.59.2.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性9.2.4封锁带来的问题v封锁技术可以有效地解决并行操作的封锁

47、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一致性问题，但也带来一些新的问题死锁死锁活锁活锁1 1 活锁活锁v事务事务T1T1封锁了数据封锁了数据R Rv事务事务T2T2又请求封锁又请求封锁R R，于是，于是T2T2等待。等待。vT3T3也请求封锁也请求封锁R R，当，当T1T1释放了释放了R R上的封锁之后系上的封锁之后系统首先批准了统首先批准了T3T3的请求，的请求，T2T2仍然等待。仍然等待。vT4T4又请求封锁又请求封锁R R，当，当T3T3释放了释放了R R上的封锁之后系上的封锁之后系统又批准了统又批准了T4T4的请求的请求vT2T2有可能永远等待，这就是有可能永远等

48、待，这就是活锁活锁的情形的情形 活锁（续）活锁（续）活活 锁锁活锁（续）活锁（续）v避免活锁：采用先来先服务的策略避免活锁：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申请队列中第一个事务获得锁2 2 死锁死锁v事务事务T1T1封锁了数据封锁了数据R1R1vT2T2封锁了数据封锁了数据R2R2vT1T1又请求封锁又请求封锁R2R2，因，因T2T2已封锁了已封锁了R2R2，于是，于是T1T1等待等

49、待T2T2释放释放R2R2上的锁上的锁v接着接着T2T2又申请封锁又申请封锁R1R1，因，因T1T1已封锁了已封锁了R1R1，T2T2也只能等待也只能等待T1T1释放释放R1R1上的锁上的锁v这样这样T1T1在等待在等待T2T2，而，而T2T2又在等待又在等待T1T1，T1T1和和T2T2两个事务永远不能结束，形成两个事务永远不能结束，形成死锁死锁 死锁（续）死锁（续）T T1 1T T2 2lock Rlock R1 1 Lock RLock R2 2 Lock RLock R2 2. . 等待等待 等待等待Lock RLock R1 1等待等待等待等待等待等待等待等待 死死 锁锁解决死锁的

50、方法解决死锁的方法两类方法两类方法1. 1. 预防死锁预防死锁2. 2. 死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除1. 1. 死锁的预防死锁的预防n预防死锁的发生就是要破坏产生死预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条件锁的条件n预防死锁的方法预防死锁的方法v 一次封锁法一次封锁法v 顺序封锁法顺序封锁法(1)(1)一次封锁法一次封锁法v要求每个事务必须一次将所有要使用要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行的数据全部加锁，否则就不能继续执行v存在的问题存在的问题降低系统并发度降低系统并发度难于事先精确确定封锁对象难于事先精确确定封锁对象(2)(2)顺序封锁法顺序封锁法v顺序封锁