1、2022-4-21数据库原理并发控制并发控制 第第8章章n 概述概述n 封锁封锁n 封锁协议封锁协议n 活锁和死锁活锁和死锁n 并发调度的可串行性并发调度的可串行性n 两段锁协议两段锁协议n 封锁的粒度封锁的粒度n OracleOracle的并发控制的并发控制2022-4-22数据库原理多事务执行方式多事务执行方式 (1)(1)事务串行执行事务串行执行n每个时刻只有一个事务运行每个时刻只有一个事务运行n不能充分利用系统资源，发挥数据库共享资源的特点。不能充分利用系统资源，发挥数据库共享资源的特点。(2)(2)交叉并发方式（交叉并发方式（interleaved concurrencyinterl
2、eaved concurrency）n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n单处理机系统中的并发方式，能够减少处理机的空闲时间，单处理机系统中的并发方式，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。(3)(3)同时并发方式（同时并发方式（simultaneous concurrencysimultaneous concurrency）n多处理机系统中，每个处理机可以运行一个事务，多个处理多处理机系统中，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。机可以同时运行多个事务，实现
3、多个事务真正的并行运行。n最理想的并发方式最理想的并发方式n更复杂的并发方式机制更复杂的并发方式机制概概 述述2022-4-23数据库原理事务并发执行带来的问题事务并发执行带来的问题n可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务的隔离性和数据库的一致性。的隔离性和数据库的一致性。nDBMSDBMS必须提供并发控制机制必须提供并发控制机制n并发控制机制是衡量一个并发控制机制是衡量一个DBMSDBMS性能的重要标性能的重要标志之一。志之一。2022-4-24数据库原理8.1 8.1 并发控制概述并发控制概述n并发控制机制的任务并发控制机制的任务p对并发操作进行对并发
4、操作进行正确调度正确调度p保证事务的保证事务的隔离性隔离性p保证数据库的保证数据库的一致性一致性2022-4-25数据库原理数据不一致实例：飞机订票系统数据不一致实例：飞机订票系统 读读A=16A=16 AA-3AA-3写回写回A=13A=13 读读A=16A=16 AA-1 AA-1 写回写回A=15A=15 事务事务 T T2 2事务事务 T T1 1T1T1的修改被的修改被T2T2覆盖了！覆盖了！2022-4-26数据库原理并发操作带来的数据不一致性并发操作带来的数据不一致性n丢失修改（丢失修改（lost updatelost update）n不可重复读（不可重复读（non-repeat
5、able readnon-repeatable read）n读读“脏脏”数据（数据（dirty readdirty read） 丢失修改是指事务丢失修改是指事务1 1与事务与事务2 2从数据库中读入同一数据并修改，事务从数据库中读入同一数据并修改，事务2 2的的提交结果破坏了事务提交结果破坏了事务1 1提交的结果，导致事务提交的结果，导致事务1 1的修改被丢失。的修改被丢失。 不可重复读是指事务不可重复读是指事务1 1读取数据后，事务读取数据后，事务2 2执行更新操作，使事务执行更新操作，使事务1 1无法无法再现前一次读取结果。再现前一次读取结果。 事务事务1 1修改某一数据，并将其写回磁盘；
6、事务修改某一数据，并将其写回磁盘；事务2 2读取同一数据后；事务读取同一数据后；事务1 1由于某种原因被撤消，这时事务由于某种原因被撤消，这时事务1 1已修改过的数据恢复原值；事务已修改过的数据恢复原值；事务2 2读到的数读到的数据就与数据库中的数据不一致，是不正确的数据，又称为据就与数据库中的数据不一致，是不正确的数据，又称为“脏脏”数据。数据。2022-4-27数据库原理(a) (a) 丢失修改丢失修改(c) (c) 读读“脏脏”数据数据(b) (b) 不可重复读不可重复读2022-4-28数据库原理8.2 8.2 封封 锁锁(Locking)(Locking)n 什么是封锁什么是封锁n
7、基本封锁类型基本封锁类型n 基本锁的相容矩阵基本锁的相容矩阵2022-4-29数据库原理封锁的概念封锁的概念n封锁就是封锁就是事务事务T T在对某个数据对象在对某个数据对象（例如表、记录（例如表、记录等）等）操作之前操作之前，先向系统发出请求，先向系统发出请求，对其加锁对其加锁。n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制，在就对该数据对象有了一定的控制，在事务事务T T释放它的锁之前释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数其它的事务不能更新此数据对象据对象。n封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。2022-4-210数据库原理基本封锁类型基
8、本封锁类型nDBMSDBMS通常提供了多种类型的封锁。一个事务对某个数据对象通常提供了多种类型的封锁。一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的加锁后究竟拥有什么样的控制是由封锁的类型决定控制是由封锁的类型决定的。的。n基本封锁类型基本封锁类型p排它锁（排它锁（Exclusive lockExclusive lock，简记为，简记为X X锁）锁）p共享锁（共享锁（Share lockShare lock，简记为，简记为S S锁）锁） 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，则只允许锁，则只允许T T读取和修改读取和修改A A，其，其它任何事务都不能再对它任何事务都不能再
9、对A A加任何类型的锁，直到加任何类型的锁，直到T T释放释放A A上的锁。上的锁。 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，则其它事务只能再对锁，则其它事务只能再对A A加加S S锁，锁，而不能加而不能加X X锁，直到锁，直到T T释放释放A A上的上的S S锁。锁。2022-4-211数据库原理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 Y2022-4-212数据库原理8
10、.3 8.3 封锁协议封锁协议n在运用在运用X X锁和锁和S S锁对数据对象加锁时，需要约定一些锁对数据对象加锁时，需要约定一些规则：规则：封锁协议（封锁协议（Locking ProtocolLocking Protocol） p何时申请何时申请X X锁或锁或S S锁锁p持锁时间、何时释放持锁时间、何时释放n 不同的封锁协议，在不同的封锁协议，在不同的程度上不同的程度上为并发操作的为并发操作的 正确调度提供一定的保证正确调度提供一定的保证n常用的封锁协议：常用的封锁协议：三级封锁协议三级封锁协议2022-4-213数据库原理1 1级封锁协议级封锁协议n事务事务T T在在修改数据修改数据R R之
11、前必须先对其之前必须先对其加加X X锁锁，直到，直到事事务结束才释放务结束才释放p 正常结束（正常结束（COMMITCOMMIT）p 非正常结束（非正常结束（ROLLBACKROLLBACK）n1 1级封锁协议级封锁协议可防止丢失修改可防止丢失修改n在在1 1级封锁协议中，如果是读数据，不需要加锁的，级封锁协议中，如果是读数据，不需要加锁的，所以它所以它不能保证可重复读和不读不能保证可重复读和不读“脏脏”数据数据。2022-4-214数据库原理没有丢失修改没有丢失修改 读读“脏脏”数据数据2022-4-215数据库原理不可重复读不可重复读2022-4-216数据库原理2 2级封锁协议级封锁协议
12、n1 1级封锁协议级封锁协议+ +事务事务T T在读取数据在读取数据R R前必须先加前必须先加S S锁锁，读读完后即可释放完后即可释放S S锁锁n2 2级封锁协议可以级封锁协议可以防止丢失修改和读防止丢失修改和读“脏脏”数据数据。n在在2 2级封锁协议中，由于读完数据后即可释放级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S S锁，锁，所以它所以它不能保证可重复读不能保证可重复读。2022-4-217数据库原理不可重复读不可重复读2022-4-218数据库原理3 3级封锁协议级封锁协议n1 1级封锁协议级封锁协议 + + 事务事务T T在读取数据在读取数据R R之前必须先对之前必须先对其加其加S S锁，
13、直到事务结束才释放锁，直到事务结束才释放n3 3级封锁协议级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不可重可防止丢失修改、读脏数据和不可重复读复读。2022-4-219数据库原理可可重重复复读读不读不读“脏脏”数据数据 2022-4-220数据库原理n三级协议的主要区别三级协议的主要区别p什么操作需要申请封锁什么操作需要申请封锁p何时释放锁（即持锁时间）何时释放锁（即持锁时间）封锁协议小结封锁协议小结2022-4-221数据库原理8.4 8.4 活锁和死锁活锁和死锁n封锁技术可以有效地解决并行操作的一致性问题，封锁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但也带来一些新的问题p 死
14、死 锁锁p 活活 锁锁2022-4-222数据库原理 活活 锁锁T2T2有可能永远等待，这就是活锁的情形。有可能永远等待，这就是活锁的情形。2022-4-223数据库原理采用先来先服务的策略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p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p该数据对象上的锁一旦释放，首先批准申请队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。列中第一个事务获得锁。 如何避免活锁如何避免活锁2022-4-224数据库原理 死死 锁锁T1T1和和T2T2两个事务永远不能结束，形成死锁。两个事务
15、永远不能结束，形成死锁。2022-4-225数据库原理 解决死锁的方法解决死锁的方法n 预防死锁预防死锁p 一次封锁法一次封锁法p 顺序封锁法顺序封锁法n 死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除p 超时法超时法p 等待图法等待图法n结论结论p操作系统中广为采用的预防死锁的策略并不很适合数据库操作系统中广为采用的预防死锁的策略并不很适合数据库pDBMSDBMS解决死锁更普遍采用的是诊断并解除死锁的方法解决死锁更普遍采用的是诊断并解除死锁的方法2022-4-226数据库原理一次封锁法一次封锁法n要求每个事务必须要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加一次将所有要使用的数据全部加锁锁，否则就不能继续执
16、行。，否则就不能继续执行。n一次封锁法存在的一次封锁法存在的问题问题：降低并发度：降低并发度p将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大了封锁的范围，将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大了封锁的范围，从而降低了系统的并发度。从而降低了系统的并发度。p执行过程时很难事先精确地确定每个事务所要封锁地数据执行过程时很难事先精确地确定每个事务所要封锁地数据对象，须将执行过程中可能要封锁的对象全部加锁，从而对象，须将执行过程中可能要封锁的对象全部加锁，从而进一步降低了并发度。进一步降低了并发度。2022-4-227数据库原理顺序封锁法顺序封锁法n顺序封锁法是顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序预先对数据
17、对象规定一个封锁顺序，所有事务都所有事务都按这个顺序实行封锁按这个顺序实行封锁。例：例：规定数据对象的封锁顺序为规定数据对象的封锁顺序为A,B,C,D,EA,B,C,D,E。事务。事务T3T3起初要求起初要求封锁数据对象封锁数据对象B,C,EB,C,E，但当它封锁了，但当它封锁了B,CB,C后，才发现还需要封锁后，才发现还需要封锁A A，这样就破坏了封锁顺序，这样就破坏了封锁顺序. .n顺序封锁法存在的顺序封锁法存在的问题问题n数据库系统中可封锁的数据对象极其众多，并且不断地变数据库系统中可封锁的数据对象极其众多，并且不断地变化，要维护这样的资源的封锁顺序非常困难，成本很高。化，要维护这样的资
18、源的封锁顺序非常困难，成本很高。n很难事先确定每个事务要封锁的对象，因此很难按规定的很难事先确定每个事务要封锁的对象，因此很难按规定的顺序去施加封锁。顺序去施加封锁。2022-4-228数据库原理超时法超时法n如果一个事务的如果一个事务的等待时间超过了规定的时限等待时间超过了规定的时限，就认，就认为发生了死锁。为发生了死锁。n优点：实现优点：实现简单简单n缺点缺点n有可能有可能误判误判死锁死锁n时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现2022-4-229数据库原理等待图法等待图法n用事务等待图动态反映所有事务的等待情况用事务等待图动态反映所有事务的等待情
19、况p事务等待图是一个有向图事务等待图是一个有向图G G=(=(T T，U U) )pT T为结点的集合，每个结点表示正运行的事务为结点的集合，每个结点表示正运行的事务pU U为边的集合，每条边表示事务等待的情况为边的集合，每条边表示事务等待的情况p若若T T1 1等待等待T T2 2，则，则T T1 1，T T2 2之间划一条有向边，从之间划一条有向边，从T T1 1指向指向T T2 2n并发控制子系统周期性地（比如每隔并发控制子系统周期性地（比如每隔1 min1 min）检测事）检测事务等待图，如果发现务等待图，如果发现图中存在回路图中存在回路，则表示系统中，则表示系统中出现了死锁。出现了死
20、锁。n解除死锁解除死锁p选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有的锁，使其它事务能继续运行下去。务持有的所有的锁，使其它事务能继续运行下去。2022-4-230数据库原理8.5 8.5 并发调度的可串行性并发调度的可串行性n 什么样的并发操作调度是正确的什么样的并发操作调度是正确的n 如何保证并发操作的调度是正确的如何保证并发操作的调度是正确的2022-4-231数据库原理并发调度正确的判断并发调度正确的判断n计算机系统对并行事务中计算机系统对并行事务中并行操作的调度是的随机的并行操作的调度是的随机的，而不，而不同的调度可
21、能同的调度可能会产生不同的结果会产生不同的结果。n如果如果一个事务运行过程中没有其他事务在同时运行一个事务运行过程中没有其他事务在同时运行，也就是，也就是说它没有受到其他事务的干扰，那么就可以认为该说它没有受到其他事务的干扰，那么就可以认为该事务的运事务的运行结果是正常的行结果是正常的。n以不同的顺序串行执行事务有可能会产生不同的结果以不同的顺序串行执行事务有可能会产生不同的结果，但由，但由于不会将数据库置于不一致状态，所以于不会将数据库置于不一致状态，所以都认为是正确的都认为是正确的。2022-4-232数据库原理n可串行性是并行事务正确性的唯一准则可串行性是并行事务正确性的唯一准则例：现在
22、有两个事务，分别包含下列操作：例：现在有两个事务，分别包含下列操作：事务事务1 1：读：读B B；A=B+1A=B+1；写回；写回A A；事务；事务2 2：读：读A A；B=A+1B=A+1；写回；写回B B；假设假设A A的初值为的初值为2 2，B B的初值为的初值为2 2。n对这两个事务的不同调度策略对这两个事务的不同调度策略p串行执行串行执行 串行调度策略串行调度策略1 1 串行调度策略串行调度策略2 2p交错执行交错执行 不可串行化的调度不可串行化的调度 可串行化的调度可串行化的调度2022-4-233数据库原理SlockSlock B BY=B=2Y=B=2Unlock BUnloc
23、k BXlockXlock A AA=Y+1A=Y+1写回写回A(=3)A(=3)Unlock AUnlock A SlockSlock A AX=A=3X=A=3Unlock AUnlock AXlockXlock B BB=X+1B=X+1写回写回B(=4)B(=4)Unlock BUnlock B T T1 1T T2 2 SlockSlock B BY=B=3Y=B=3Unlock BUnlock BXlockXlock A AA=Y+1A=Y+1写回写回A(=4)A(=4)Unlock AUnlock A SlockASlockA X=A=2X=A=2Unlock AUnlock A
24、XlockXlock B BB=X+1B=X+1写回写回B(=3)B(=3)Unlock BUnlock B T T1 1T T2 2串行调度策略，正确的调度串行调度策略，正确的调度2022-4-234数据库原理SlockSlock B BY=B=2Y=B=2Unlock BUnlock BXlockXlock A A A=Y+1A=Y+1写回写回A(=3)A(=3)Unlock AUnlock A SlockSlock A A 等待等待 等待等待 等待等待X=A=3X=A=3Unlock AUnlock AXlockXlock B BB=X+1B=X+1写回写回B(=4)B(=4)Unloc
25、k B Unlock B T T1 1T T2 2SlockSlock B BY=B=2Y=B=2 Unlock BUnlock B XlockXlock A AA=Y+1A=Y+1写回写回A(=3)A(=3) Unlock AUnlock A SlockSlock A AX=A=2X=A=2 Unlock AUnlock A XlockXlock B BB=X+1B=X+1写回写回B(=3)B(=3) Unlock B Unlock B T T1 1T T2 2不可串行化的调度不可串行化的调度可串行化的调度可串行化的调度2022-4-235数据库原理并发调度正确的保证并发调度正确的保证n从理
26、论上讲，在某一事务执行时禁止其他事务执行的调度策从理论上讲，在某一事务执行时禁止其他事务执行的调度策略一定是可串行化的调度，这也是最简单的调度策略，但这略一定是可串行化的调度，这也是最简单的调度策略，但这种方法实际上是不可行的，因为它使用户不能充分共享数据种方法实际上是不可行的，因为它使用户不能充分共享数据库资源。库资源。n保证并发操作调度正确性的方法保证并发操作调度正确性的方法p封锁方法：封锁方法：两段锁（两段锁（Two-Phase LockingTwo-Phase Locking，简称，简称2PL2PL）协议）协议p时标方法时标方法p乐观方法乐观方法2022-4-236数据库原理8.6 8
27、.6 两段锁协议两段锁协议n两段锁协议（加锁和解锁）的内容两段锁协议（加锁和解锁）的内容p在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该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。数据的封锁。p在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。n“两段两段”锁的含义锁的含义p事务分为两个阶段事务分为两个阶段 第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段；第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段； 第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。2022-4-237数据库原理例：例：事务事务1 1的封锁序列：的封锁序列：Sl
28、ockSlock A . Slock A . Slock B . Xlock B . Xlock C . Unlock B . C . Unlock B . Unlock A . Unlock CUnlock A . Unlock C；事务事务2 2的封锁序列：的封锁序列：SlockSlock A . Unlock A . Slock A . Unlock A . Slock B . Xlock B . Xlock C . C . Unlock C . Unlock BUnlock C . Unlock B；事务事务1 1遵守两段锁协议，而事务遵守两段锁协议，而事务2 2不遵守两段协议。不遵守
29、两段协议。2022-4-238数据库原理n并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务的所有并行调度策略都是可串行化的。些事务的所有并行调度策略都是可串行化的。所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果一定是正确的。一定是正确的。n事务遵守两段锁协议是可串行化调度的事务遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件，充分条件，而不是必要条件。而不是必要条件。n可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合两段锁协议。两段锁协议。2022-4-239数据库原理T T2 2 Slo
30、ckSlock A A 等待等待 等待等待 等待等待 等待等待 等待等待SlockSlock A A读读A=3A=3Y=A Y=A XlockXlock B BB=Y+1B=Y+1写回写回B=4B=4Unlock BUnlock BUnlock AUnlock A T T1 1SlockSlock B B读读B=2B=2Y=BY=BUnlock BUnlock BXlockXlock A A A=Y+1A=Y+1写回写回A=3A=3Unlock AUnlock A T T2 2 SlockSlock A A等待等待等待等待等待等待等待等待SlockSlock A A读读A=3A=3X=AX=A
31、Unlock AUnlock AXlockXlock B BB=X+1B=X+1写回写回B=4B=4Unlock BUnlock B (a) (a) 遵守两段锁协议遵守两段锁协议 (b) (b) 不遵守两段锁协议不遵守两段锁协议 T T1 1SlockSlock B B读读B=2B=2Y=BY=BUnlock BUnlock BXlockXlock A AA=Y+1A=Y+1写回写回A=3A=3Unlock AUnlock AT T2 2 SlockSlock A A读读A=2A=2X=AX=AUnlock AUnlock AXlockXlock B B等待等待XlockXlock B BB=
32、X+1B=X+1写回写回B=3B=3Unlock BUnlock B (c) (c) 不遵守两段锁协议不遵守两段锁协议 2022-4-240数据库原理p一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的一次封锁法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，因此一次封数据全部加锁，否则就不能继续执行，因此一次封锁法遵守两段锁协议。锁法遵守两段锁协议。p但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议的事务可用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议的事务可能发生死锁。能发生死锁。n两段锁协议与防止死锁的一次封
33、锁法两段锁协议与防止死锁的一次封锁法2022-4-241数据库原理T T1 1SlockSlock B B读读B=2B=2 XlockXlock A A等待等待等待等待T T2 2 SlockSlock A A读读A=2A=2 XlockXlock B B等待等待图图 遵守两段锁协议的事务发生死锁遵守两段锁协议的事务发生死锁2022-4-242数据库原理8.7 8.7 封锁的粒度封锁的粒度nX X锁和锁和S S锁都是加在某一个数据对象上的锁都是加在某一个数据对象上的n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 例：在关系数据库中，封锁对象：例：在关系数据库中，封锁对象：p逻
34、辑单元逻辑单元: : 属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、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。整个索引、整个数据库等。p物理单元物理单元：页（数据页或索引页）、块等。：页（数据页或索引页）、块等。封锁对象封锁对象可以很大也可以很小可以很大也可以很小例：对整个例：对整个数据库数据库加锁或对某个加锁或对某个属性值属性值加锁加锁2022-4-243数据库原理n封锁对象的大小称为封锁对象的大小称为封锁的粒度封锁的粒度(Granularity)(Granularity)n多粒度封锁多粒度封锁(multiple granularity locking)(multiple g
35、ranularity locking)p在一个系统中在一个系统中同时支持多种封锁粒度同时支持多种封锁粒度供不同的事务选择供不同的事务选择l封锁的粒度越封锁的粒度越 大大 小小l系统被封锁的对象系统被封锁的对象 少少 多多l并发度并发度 小小 高高l系统开销系统开销 小小 大大l选择封锁粒度：选择封锁粒度： 考虑封锁机构和并发度两个因素考虑封锁机构和并发度两个因素 对系统开销与并发度进行权衡对系统开销与并发度进行权衡2022-4-244数据库原理n需要处理多个关系的大量元组的用户事务：以数据需要处理多个关系的大量元组的用户事务：以数据库为封锁单位；库为封锁单位；n需要处理大量元组的用户事务：以关
36、系为封锁单元；需要处理大量元组的用户事务：以关系为封锁单元；n只处理少量元组的用户事务：以元组为封锁单位。只处理少量元组的用户事务：以元组为封锁单位。选择封锁粒度的原则选择封锁粒度的原则2022-4-245数据库原理n多粒度树多粒度树n以树形结构来表示多级封锁粒度以树形结构来表示多级封锁粒度n根结点是整个数据库，表示最大的数据粒度根结点是整个数据库，表示最大的数据粒度n叶结点表示最小的数据粒度叶结点表示最小的数据粒度 例：三级粒度树。根结点为数据库，数据库的子结点为关系，例：三级粒度树。根结点为数据库，数据库的子结点为关系，关系的子结点为元组。关系的子结点为元组。2022-4-246数据库原理
37、n允许多粒度树中的每个结点被允许多粒度树中的每个结点被独立地加锁独立地加锁n对一个结点加锁意味着这个结点的对一个结点加锁意味着这个结点的所有后裔结点所有后裔结点也被也被加以同样类型的锁加以同样类型的锁n在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁：在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁：显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁p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p隐式封锁隐式封锁: : 由于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁由于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁p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2022-4-247数据
38、库原理n 该数据对象该数据对象p有无有无显式封锁显式封锁与之与之冲突冲突n 所有上级结点所有上级结点p检查本事务的检查本事务的显式封锁显式封锁是否与该数据对象上的是否与该数据对象上的隐式封锁冲突隐式封锁冲突：( (由由上级上级结点结点封锁封锁造成的造成的）n所有下级结点所有下级结点p看上面的看上面的显式封锁显式封锁是否与本事务的是否与本事务的隐式封锁隐式封锁（将加到（将加到下级结下级结点的封锁点的封锁）冲突冲突。对某个数据对象加锁时系统检查的内容对某个数据对象加锁时系统检查的内容2022-4-248数据库原理n引进意向锁（引进意向锁（intention lockintention lock）目
39、的）目的p提高对某个数据对象加锁时系统的检查效率提高对某个数据对象加锁时系统的检查效率n对任一结点加基本锁，必须对任一结点加基本锁，必须先先对它的上层结点对它的上层结点加意向锁；加意向锁；n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被正在被加锁。加锁。例：对任一元组例：对任一元组 r r 加锁，先关系加锁，先关系R R加意向锁加意向锁n事务事务T T要对关系要对关系R R加加X X锁锁, , 系统只要检查根结点数据库和关系系统只要检查根结点数据库和关系R R是否已加了不相容的锁，是否已加了不相容的锁，n不需要搜索和检查不需要搜索和检查R R
40、中的每一个元组是否加了中的每一个元组是否加了X X锁锁2022-4-249数据库原理p意向共享锁意向共享锁(Intent Share Lock(Intent Share Lock，简称，简称ISIS锁锁) )p意向排它锁意向排它锁(Intent Exclusive Lock(Intent Exclusive Lock，简称，简称IXIX锁锁) )p共享意向排它锁共享意向排它锁(Share Intent Exclusive Lock(Share Intent Exclusive Lock，简称简称SIXSIX锁锁) )2022-4-250数据库原理p如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加ISI
41、S锁，表示它的锁，表示它的后裔结点后裔结点 拟（意向）加拟（意向）加S S锁锁。 例：要对某个元组加例：要对某个元组加S S锁，则要首先对关系和数据库锁，则要首先对关系和数据库 加加ISIS锁。锁。2022-4-251数据库原理n如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加IXIX锁，表示它的锁，表示它的后裔结点后裔结点 拟（意向）加拟（意向）加X X锁锁。 例：要对某个元组加例：要对某个元组加X X锁，则要首先对关系和数据库锁，则要首先对关系和数据库 加加IXIX锁。锁。2022-4-252数据库原理n如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加SIXSIX锁，表示对它加锁，表示对它加S S锁，再锁
42、，再加加IXIX锁，即锁，即SIX = S + IXSIX = S + IX。 例：对某个表加例：对某个表加SIXSIX锁，则表示该事务要读整个表锁，则表示该事务要读整个表（所以要对该表加（所以要对该表加S S锁），同时会更新个别元组（所以锁），同时会更新个别元组（所以要对该表加要对该表加IXIX锁）。锁）。2022-4-253数据库原理2022-4-254数据库原理n锁的强度锁的强度p锁的强度是指它对其他锁的排斥程度锁的强度是指它对其他锁的排斥程度n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p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；p释放封锁释放封锁
43、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。 p一个事务在申请封锁时一个事务在申请封锁时以强锁代替弱锁以强锁代替弱锁是安全的，反之则是安全的，反之则不然不然.例：事务例：事务T T要对一个数据对象加锁，必须先对它的上层结点加意向要对一个数据对象加锁，必须先对它的上层结点加意向锁。锁。2022-4-255数据库原理8.8 Oracle8.8 Oracle的并发控制的并发控制n Oracle Oracle采用封锁技术保证并发操作的可串行性采用封锁技术保证并发操作的可串行性n OracleOracle锁的种类锁的种类p 字典锁字典锁（亦称（亦称DDLDDL锁）锁） ：用于保护数据库对
44、象的结用于保护数据库对象的结构，如表、索引等的结构定义。构，如表、索引等的结构定义。p 数据锁数据锁（亦称（亦称DMLDML锁）：锁）：用于保护数据的完整性。用于保护数据的完整性。2022-4-256数据库原理小小 结结n数据共享与数据一致性是一对矛盾。数据共享与数据一致性是一对矛盾。n数据库的价值在很大程度上取决于它所能提供的数据数据库的价值在很大程度上取决于它所能提供的数据共享度。共享度。n数据共享在很大程度上取决于系统允许对数据并发操数据共享在很大程度上取决于系统允许对数据并发操作的程度。作的程度。n数据并发程度又取决于数据库中的并发控制机制。数据并发程度又取决于数据库中的并发控制机制。
45、n另一方面，数据的一致性也取决于并发控制的程度。另一方面，数据的一致性也取决于并发控制的程度。2022-4-257数据库原理n数据库的并发控制以数据库的并发控制以事务为单位事务为单位n数据库的数据库的并发控制并发控制通常使用通常使用封锁机制封锁机制p两类最常用的封锁两类最常用的封锁n不同级别的封锁协议提供不同的数据一致性保证，提供不同的不同级别的封锁协议提供不同的数据一致性保证，提供不同的数据共享度。数据共享度。p三级封锁协议三级封锁协议n并发控制机制调度并发事务操作是否正确的判别准则是并发控制机制调度并发事务操作是否正确的判别准则是可串行可串行性性p并发操作的正确性则通常由并发操作的正确性则
46、通常由两段锁两段锁协议来保证。协议来保证。p两段锁协议是可串行化调度的两段锁协议是可串行化调度的充分条件充分条件，但不是必要条件。，但不是必要条件。2022-4-258数据库原理n对数据对象施加封锁，带来问题对数据对象施加封锁，带来问题n活锁：活锁： 先来先服务策略先来先服务策略n 死锁：死锁：p 预防方法预防方法 一次封锁法一次封锁法 顺序封锁法顺序封锁法p 死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除 超时法超时法 等待图法等待图法2022-4-259数据库原理n不同的数据库管理系统提供的封锁类型、封锁协议、不同的数据库管理系统提供的封锁类型、封锁协议、达到的系统一致性级别不尽相同。但是其依据的基本达到的系统一致性级别不尽相同。但是其依据的基本原理和技术是共同的。原理和技术是共同的。
