浅谈分布式并发控制
摘要：本文首先介绍了分布式系统的基本概念和并发控制的原理及目的方法。着重描述了几种基本的分布式并发控制的技术，例如基于锁的并发控制技术、基于时间戳的并发控制技术和基于事务的并发控制技术，等等。
关键字：分布式并发控制，基于锁的并发控制，基于时间戳的并发控制，基于事务的并发控制技术
0.引言
计算机现在一般不再单独使用，办公室工作站常与远程打印机、文件服务器、数据库相联。家庭计算机也可通过调制解调器访问电子信息，如电子邮件、公告板、web节点等。大的公司和企业有成百上千乃至上万台计算机通过网络连接起来，协同控制诸如汽车生产、石油提炼、钢铁冶炼、食品生产、电站运行以及商品的设计、开发、销售等。分布式计算已经成为必不可少的技术。
1.分布式系统
分布式计算机系统是一种计算机硬件的配置方式和相应的功能配置方式。它是一种多处理器的计算机系统，各处理器通过互连网络构成统一的系统。系统采用分布式计算结构，即把原来系统内中央处理器处理的任务分散给相应的处理器，实现不同功能的各个处理器相互协调，共享系统的外设与软件。这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构，特别适合于工业生产线自动控制和企事业单位的管理，成本低，易于维护，成为计算机在应用领域发展的一个重要方向。
分布式处理系统是一个紧密耦合的系统。并且，分布式处理系统一般有比较复杂的互连网络。它和网络的区别是：计算机网络虽然与分布式计算机系统有相同之处，但二者并不等同。分布式系统的最大特点是整个系统中的各计算机和系统资源对用户都是透明的，也就是说，用户通过键入命令就可以运行程序，由操作系统为用户选择一台最合适的计算机来运行他的程序，并把运行结果传到合适的地方，而这些都不需要用户的干预。网络则一般不对用户透明，对数据的处理需要有用户的参予。一般，分布式系统是计算机网络的一个特例。
分布式系统常常意味着各组成部分之间相当严格的同步以达到协同操作、远程过程调用（rpc：remoteproce durecall）或消息传送，而网络系统则意味基于消息的通信、可能很长的延迟（在收发消息之间）、松散的同步性以及没有全局的目标。事实上，在网络和分布式系统之间并没有很清晰的界限。但人们一般认为分布式处理的主要特征为：各部件是合作、
自治的，资源和控制是分散的并对用户是透明的，另外还有全局的操作系统。概括起来，即：①硬件资源分散；②数据资源分散；③控制分散，不是集中式的，没有主次分别；④并行处理，即应用程序采用了并行计算；⑤任意两台计算机可通过通信达到资源共享。一般把达到上述条件的计算机系统称为分布式计算机系统，简称为分布式系统。
分布式系统中的每个节点既独立工作，又与所有其他节点并行工作。每个节点多于一个进程（执行程序），每个进程多于一个线程（并行执行任务），可在系统中充当组件。大多数组件具有反应性，对来自用户的命令和来自其他组件的消息不断地进行响应。像操作系统一样，分布式系统旨在避免终止，因此应始终保持至少部分可用的状态。
分布式并发控制作为分布式事务管理的基本任务之一,其目的是保证分布式数据库系统中多个事务高效而正确地并发执行。
分布式计算机系统的特点：无主从区分；计算机之间交换信息；资源共享；相互协作完成一个共同任务
分布式计算机系统的功能：通信结构；网络操作系统；分布式操作系统（透明性）2.分布式并发控制
所谓并发控制就是负责正确协调并发事务的执行,保证这种并发存取操作不会破坏数据库的完整性和一致性,以确保并发执行的多个事务能够正确运行并获得正确结果。并发控制算法主要用于控制事务冲突操作的交错执行,以保持数据库的完整性。并发控制旨在提高系统执行效率，并保证分布式事务的一致性，保证允许非冲突的事务可以并发进行，冲突的事务可以串行化进行。利用并发控制的数学理论,可以将分布式控制归结为两个基本问题,即读—写同步( read - writesynchronization) 和写—写同步(write - write synchro2nization) 。
分布式并发控制基本算法常见的有基于锁机制的并发控制方法、基于时间戳的并发控制方法还有基于多数法的并发控制方法，等等。下面是对几种并发控制方法的介绍。
2.1基于锁机制的并发控制方法
基于锁(Locking)机制的并发控制方法,是常见的一种并发控制算法。这种锁机制的基本思想是:事务对任何数据的操作均须先申请该数据项的锁,只有申请到锁,即加锁成功后才可对数据进行操作。操作完成以后,释放所申请的锁。如果需申请的锁已被其它事务锁定则要等待,直到那个事务释放该锁为止。通过锁的共享及排斥特性,来实现事务的可串行化调度。采用锁模型实现并发控制的最著名算法,是两段锁协议(即2P L 协议) ，另外常用的
还有多副本并发控制方法。
2.1.1两段锁协议
简单说,两段锁协议[3,4]的原则是事务在释放某锁后不能再提加锁请求。或者说,一个事务应当在确定其不再需要其它加锁的情况后才释放所持有的锁。两段锁协议把每个事务的执行均分为两个阶段:生长阶段和衰退(或收缩)阶段。在生长阶段,事务获得锁并访问数据项，这在阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。在衰退阶段,事务释放锁，在这阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的琐，但是不能再申请任何琐。两段锁协议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能发生死锁。两阶段的锁发的封锁序列如下图所示：
图1 封锁序列
2.1.2多副本并发控制方法
多副本的存在一方面改善了系统的性功，提高了系统的稳定性，所以必须通过某种手段，保证各个副本之间的一致性。基本的多副本并发控制算法有：读--写全法，主副本法，中心场地法，多数法。
读—写全法：该方法的特点是:当事务对某一数据项加锁时,若加读锁则只对多副本中的某一副本加锁。
多数法：多数法对数据项的加锁,只有当获得多于副本数一半以上的锁(包含读或写锁)后才可以进行,即加锁的副本数总要大于未加锁的副本数。因此，当两个事务对同一个数据项申请加锁时，一个事务锁住了该数据项半数以上的副本，另一事务也要申请在半数以上的副本上加锁，则至少有一个副本会发生冲突，局部管理程序将拒绝后一事务的加锁请求，从而实现了同一时刻内两事务不可能对同一数据项及副本加排他锁，只可以加共享锁。
主副本法：当对某一数据项加锁时,不管其副本数多少,只要对其中一个称为主副本的加上锁,即得到该数据项的锁。
2.2基于时间戳的分布式并发控制
时间戳顺序[2,5]与两段锁是不同的,两相端锁(2P L)技术可简单认为是一种保证事务执行的串行性次序的方法,它用上锁和开锁来执行,并用事务得到锁的先后次序作为事务操作
执行的次序。而基于时间戳的控制技术是事务管理程序TM把系统中的时戳作为附加数据项加到事务所发出的每一个操作上,由于系统时戳的唯一性(即某一时刻只有一个系统时戳)和可比性(根据时戳产生的早晚可比大小) ,数据管理程序DM就可以参照时戳的次序来执行事务的每一个操作,从而处理同步中的冲突,这就是基本原理。
对每个给定的DM上的T/ O调度程序,每个存储在DM上的数据项x 都已经保存了x 读操作dm - read (x) 的最大时戳R -timestamp (x)和写时戳的最大值W- timestamp (x) 。
以处理ww 同步为例,说明基于时间戳的并行控制方法是如何实现的。若处理两个写事务1和2，若1的写操作dm-write（1）的W- timestamp (x)大于2的写操作dm-write（2）的W- timestamp (x)，则先执行1的写事务，否则拒绝执行1的写操作。
时戳法与加锁法的不同之处在于:加锁法使事务的并行等价于事务的某个串行执行序列,而时戳法则等价于一个特定的串行序列,即按时戳递增的序列。
2.3基于事务冲突图的并发控制
这是利用存贮过程来访问数据库,且一个存贮的过程( stored proce2dure)对应一个事务。冲突图分析技术可显著改善时戳顺序的性能。利用面向对象的程序设计技术,可把事务定义成事务类(transaction class) ,一个事务类包含一个读集和一个写集。事务在执行前要提交其读集和写集，系统根据事务的读集和写集构造出一无圈的事务冲突图，并根据事务冲突图进行并发控制，这种并发控制方法上具有对数据主加无结构要求，无死锁，非两阶段等优点。2.4并发控制的乐观法
加锁法和时间戳法是将冲突操作暂时停止或拒绝执行,而乐观法并不考虑冲突却让事务执行完毕。乐观法是以事务间极少发生冲突为前提而提出的。并发控制协议对事务的数据竞争采用乐观的态度,即事务提交前对数据的读写都立即完成, 其中写操作是对事务私有数据区的改写。事务提交时, 系统对并发事务的准一致性串行化进行验证, 通过验证的事务可以提交, 如验证失败则根据事务的截止期限决定重启还是夭折。
乐观法是并发控制技术领域一种崭新的方法,在提出后引发了一系列的讨论和研究。它的优点和缺点是:并行性程度高,存储开销大,不必要的重启动程度也高。因此,又提出了一些补充方法,如对读操作采用版本(Version)法、快照检验(SnapshotValidation)法等。
3.结束语
并发控制算法的正确性用串行化原理来描述,可串行化理论成为事务并发的基础。判断一个调度是否为一致性调度,只需判其是否串行化就够了。事务并发控制要解决的问题是:
允许非冲突的事务并行执行,而冲突的事务必须被串行化,即实现可串行化调度。
目前,在分布式数据库的并发控制领域仍在不断地探讨新的控制方法,以便高效解决分布式数据库的并发问题。
参考文献
[1]林克明，尤垂桔，基于多数法的分布式并发控制的实现及改善，计算机时代，2009（7）
[2]顾耀林，贺晓燕，时间戳顺序在分布式并发控制中的应用，信息技术，2001（11）
[3]李国徽，王洪亚，一种新的实时数据库乐观并发控制方法，计算机应用与软件，2004 （5）
[4]舒后，分布式并发控制技术研究，北京印刷学院学报，2003(3)
[5]王学军，分布式并发控制算法分析，福建电脑福建电脑，2006（12）
昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。
B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统
读书报告 信息学院计算机科学与技术 杨凌雯201320602019 一、并发控制中的概念和理论 1.1 并发控制中的概念 数据库的特点就是数据的集中管理和共享。在通常情况下它总是有若干个事务在执行，这些事务可能并发地存取相同的数据，称为事务的并发操作。 并发控制是负责正确协调并发事务的执行，保证这种并发的存取操作不致破坏数据库的完整性和一致性，确保并发执行的多个事务能够正确的运行并获得正确的结果。 分布式并发控制主要解决多个分布式事务对数据并发执行的正确性。 1.丢失更新问题 在图5. 1(a)中，数据库中数据项x的初值是100，事务I对x的值减30,事务T2对x的值增加一倍,如果执行次序是先T1后T2,那么结果x的值是140。如果是先T2后T1，那么x 的值是170。这两种情况都应该是正确的，因为具体实现时只有其中一种情况.但是若按图5. 1 (a)那样的并发执行,结果x的值是200，这个值肯定是错误的。因为在时间t7丟失了事务T1对数据库的更新操作，因此这个并发操作是不正确的。 2.不一致分析问题
在图5. 1(b)中，事务T1对x值的值减30，而車务T2只要读出x的值。但在t5时刻，由于T1已更新了x的值，此时T2使用的x值仍是100，因此就造成了不一致，这个问题称为不一致分析问题。 3.依赖于未提交更新的问題 在数据库技术中，把未提交的随后又被撤销的更新数据称为“脏数据”。这里事务T2在t4时刻读的x值就是脏数据。 1.2事务可串行化理论的基本概念 一般来说，对一组并发的分布式事务可能存在多种正确调度，可串行化调度是分布式事务能否正确执行的基本方法。 事务的可串行性是指若千个事务并发执行的结果与按希望的顺序执行的结果相同时，称诸事务是可串行的。这就是说，如果事务的并发执行能够通过以一定顺序串行执行就可使数据库处于新的一致状态，那么诸如丢失更新的问题就可能得到解决，这就是串行化理论的观点。 1.分布式事务的一个调度 在数据库系统中，事务访问数据库中数据的方式是通过发出读操作和写操作原语来实现的。通常，以T1表示某个事务，以Ri(x)表示该事务对数据项x的读操作，以Wi(x)表示该事务对数据项x的写操作，这里不考虑数据项x的粒度。事务的一个操作序列称为一个调度（schedule，也称历史history)，一般以字母S表示。例如：S：R1(x),R2(y),W2(y),R2(x), W1(x),W2(x) S是关于两个事务的一个调度。 两个同时访问同一数据项x的操作，如果其中至少有一个是写操作，那么称这两个操作是冲突的。 1）读操作不相互冲突，因此只有两种冲突：读-写冲突（或写-读冲突），及写-写冲突。 2）两个操作可以属于同一事务或者两个不同的事务，在后者的情况下，称为两个事务冲突。3）如果有两个事务Ti和Tj，Ti的所有操作都先于Tj的操作，那么这两个事务为串行执行的，必定不会有冲突。 2.串行调度
分布式控制系统
题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：
从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。 DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。 过程控制站的组成： DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成 I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。 I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。 国内外应用 分散控制系统 1975 年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000 ( Toal Distributed Control-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价，称之为“最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效，推出了一个又一个集散系统，从此过程控制进入了集散系统的新时期。 在此期间有日本横河公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的MO SË,费雪尔公司的DCÉ —400,贝利公司的N —90,福克斯波罗公司的Cpect rum 和德国西门子公司的Telepermm。 随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展，加上各制造商的激烈竞争，使DCS 很快从70 年代的第一代发展到90 年代初的第三代DCS。尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高，但其中存在着一个最主要的弊病是：各大公司推出的几十种型号的系统，几乎都是该公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网络，这就为全厂、全企业的管理带来问题。 随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术，80年代末许多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的局部网络采用MA P 协议；引用智能变送器与现场总线结构；在控制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制，使DCS 也具有PLC 的功能。 至90 年代初各国知名的DCS 有：3000,Bailey 的IN F I—90,Ro semoun t 的RS—3,W est Hoo se 的WDPF,L eeds &Non th rup 的MAX—1000,Foxbo ro 的IöA S,日本横河的CEN TUM。这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS 系统如S—9000,MAX—2,LXL,A 2 PACS 等等。
一、填空题 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为 结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体 三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算 映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、 自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系 统一般只维护用来让多个线程共享CPU所必需的最 少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构 造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核 来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多 线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织 起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系 统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚 拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理 请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传 递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑 交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/ 数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它 们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑 定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型 的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源 和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上位于应用层 中，但在其中包含有多种通用协议，这些协议代表 各自所在的层，独立于其他更加特别的应用。 25. 在RPC操作中，客户存根的功能是将得到的参 数打包成消息，然后将消息发送给服务器存根。 26. 所有DCE的底层编程模型都是客户-服务器模 型。而DCE本身的一部分是由分布式文件服务、目 录服务、安全服务以及分布式时间服务等构成的。 27. IDL编译器的输出包括三个文件，它们是头文件、 客户存根和服务器存根。 28. 在面向消息的通信中，通常分为面向消息的瞬时 通信和持久通信两种机制。 29. 在面向消息的瞬时通信中，通常采用套接字接口 和消息传递接口。 30. 在面向持久的通信中，消息队列系统为持久异步 通信提供多种支持。它提供消息的中介存储能力。 31. 在消息队列系统中，队列由队列管理器来管理， 它与发送或接收消息的应用程序直接交互。 32. 在消息队列系统中，转换是由队列网络中特定结 点完成的，这些结点称为消息转换器。 33. 在面向流的通信中，数据流的传输模式有异步传 输模式、同步传输模式和等时传输模式等三种。 34. 在流与服务质量(QOS)描述中，服务质量特性指 的是数据传输所要求的比特率、创建会话的最大延 时、端到端的最大延时、最大延时抖动以及最大往 返延时等。 35. 流同步有两种类型，一种是在离散数据流与连续 数据流之间保持同步；另一种是连续数据流之间的 同步。 36. 在流同步的机制中，需要研究的两个问题是：一 个是两个流同步的基本机制；二是在网络环境下这 些机制的分布式版本。 37. 应用层多播的基本思想是结点组织成一个覆盖 网络，然后用它来传播信息给其成员。一个重要的 因素是网络路由器不在组成员中。
数据库第八章并发控制 并发控制习题1．在数据库中为什么要并发控制？2．并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法能避免各种不一致的情况？3．什么是封锁？4．基本的封锁类型有几种？试述他们的含义。5．如何用封锁机制保证数据的一致性？6．什么是封锁协议？不同级别的封锁协议的主要区别是什么？7．不同封锁协议与系统一致性级别的关系是什么？8．什么是活锁？什么是死锁？9．试述活锁的产生原因和解决方法。10．请给出预防死锁的若干方法。11．请给出预测死锁发生的一种方法，当发生死锁后如何接触死锁？12．什么样的并发调度是正确的调度？13．设T1，T2，T3是如下3个事务：T1：A：=A+2；T2：A：=A*2；T3：A：= A**2；(A?A2) 设A的初值为0。
若这3个事务允许并行执行，则有多少可能的正确结果，请一一列举出来。请给出一个可串行化的调度，并给出执行结果。请给出一个非串行化的调度，并给出执行结果。若这3个事务都遵守两段锁协议，请给出一个不产生死锁的可串行化调度。若这3个事务都遵守两段锁协议，请给出一个产生死锁的调度。14．试述两段锁协议的概念。15．试证明，若并发事务遵守两段锁协议，则对这些事务的并发调度是可串行化的16．举例说明，对并发事务的一个调度是可串行化的，而这些事务不一定遵守两段锁协议。17．为什么要引进意向锁？意向锁的含义是什么？18．试述常用的意向锁：IS锁、IX锁、SIX锁，给出这些锁的相容矩阵。19．理解并解释下列术语的含义：封锁、活锁、死锁、排他锁、共享锁、并发事务的调度、可串行化的调度、两段锁协议。*20．试述你了解的某一个实际的DBMS产品的并发控制机制。参
浅谈分布式并发控制 摘要：本文首先介绍了分布式系统的基本概念和并发控制的原理及目的方法。着重描述了几种基本的分布式并发控制的技术，例如基于锁的并发控制技术、基于时间戳的并发控制技术和基于事务的并发控制技术，等等。 关键字：分布式并发控制，基于锁的并发控制，基于时间戳的并发控制，基于事务的并发控制技术 0.引言 计算机现在一般不再单独使用，办公室工作站常与远程打印机、文件服务器、数据库相联。家庭计算机也可通过调制解调器访问电子信息，如电子邮件、公告板、web节点等。大的公司和企业有成百上千乃至上万台计算机通过网络连接起来，协同控制诸如汽车生产、石油提炼、钢铁冶炼、食品生产、电站运行以及商品的设计、开发、销售等。分布式计算已经成为必不可少的技术。 1.分布式系统 分布式计算机系统是一种计算机硬件的配置方式和相应的功能配置方式。它是一种多处理器的计算机系统，各处理器通过互连网络构成统一的系统。系统采用分布式计算结构，即把原来系统内中央处理器处理的任务分散给相应的处理器，实现不同功能的各个处理器相互协调，共享系统的外设与软件。这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构，特别适合于工业生产线自动控制和企事业单位的管理，成本低，易于维护，成为计算机在应用领域发展的一个重要方向。 分布式处理系统是一个紧密耦合的系统。并且，分布式处理系统一般有比较复杂的互连网络。它和网络的区别是：计算机网络虽然与分布式计算机系统有相同之处，但二者并不等同。分布式系统的最大特点是整个系统中的各计算机和系统资源对用户都是透明的，也就是说，用户通过键入命令就可以运行程序，由操作系统为用户选择一台最合适的计算机来运行他的程序，并把运行结果传到合适的地方，而这些都不需要用户的干预。网络则一般不对用户透明，对数据的处理需要有用户的参予。一般，分布式系统是计算机网络的一个特例。 分布式系统常常意味着各组成部分之间相当严格的同步以达到协同操作、远程过程调用（rpc：remoteproce durecall）或消息传送，而网络系统则意味基于消息的通信、可能很长的延迟（在收发消息之间）、松散的同步性以及没有全局的目标。事实上，在网络和分布式系统之间并没有很清晰的界限。但人们一般认为分布式处理的主要特征为：各部件是合作、
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
分布式温室控制系统
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分布式温室控制系统 摘要 针对农业环境自动化控制的需要,研制了“分布式智能型温室计算机控制系统”。该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构,系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术，对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节，为农作物创造最优化的生长条件。实时多任务系统使系统的通信,环境参数采集，控制可以同时进行：由于现场情况的复杂性和多变性，依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题，因此,本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的。采用专家系统从理论上去验证和分析系统,保证了系统运行的稳定性和可扩展性,降低了开发难度。系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成。软件部分采用CＯM组态方式实现，包括数据库管理模块、人工控制模块等几部分构成，具有操作简便，可靠性高,便于升级扩充等特点,已实现产品化。本系统软件采用组态方式实现，文中介绍了如何利用COM来实现用于工业控制系统的组态软件。传统的面向对象的设计思想已经难以适应现在的分布式软件模型的要求,组件化的程序设计思想是为了提高软件的可重用洼,可扩展性而出现的。组态软件则是为了满足控制系统现场情况的多变性而出现的。为了提高软件的可重用性.减少控制软件设计中的重复劳动，所以控制软件设计成为组态方式成为一种趋势。利用CＯM的思想，采取模块
包装的方式来实现组态软件使得这样的软件能够直用于不同的控制系统。 关键词:温室专家系统人工智能组态软件单片机 1绪论 二十一世纪是生命科学的世纪。加强以现代农业生物技术为主体的农业高科技的研究与开发，是下个世纪我国农业领域能否掌握科技进步主动权的关键。发展农业高科技产业是促进我国农业高科技研究开发及其与经济建设紧密结合的重要途径。温室设旌的自动检测和控制技术能为作物创造良好的生长环境,同时温室内的高温、高湿作业环境，又需要作业的自动化技术。随着温室面积的扩大以及自动化装备的应用,如何进行温室的群管理，以降低运行成本、提高效率、实现环境的精确控制成为目前研究的关键问题。针对温室环境的自动控制技术、智能管理技术、温室群管理技术正在逐步得到应用，并正向无人化方向发展。．从计算机局域网到互联网，已形成了世界范围的计算机网络。由于信启．资源量大、更新传递速度快、遍及世界各地等特点,近年来它的应用取得了飞速的进展，同时在农业领域的应用也越来越广泛。近几年来，随着低价格、高性能计算机的普及应用以及计算机网络的低价格和高速度,人们在寻求将温室的计算机检测控制信息形成网络化，利用网络的优势来实现温室群的高效率栽培管理,环境控制的精确化、节能化以及设备成本的降低。本文主要介绍并分析远程分布式控制系统设计技术在温室环境控制上的应用。 国外研究现状
第八章并发控制 习题解答和解析 1. 1.在数据库中为什么要并发控制? 答：数据库是共享资源,通常有许多个事务同时在运行。当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。 2. 2.并发操作可能会产生哪几类数据不一致?用什么方法能避免各种不一致的情况? 答：并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读"脏"数据。 (1)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(覆盖了)T1提交的结果,导致T1的修改被丢失。 (2)不可重复读(Non -Repeatable Read)不可重复读是指事务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结果。不可重复读包括三种情况:详见《概论》8.1(P266)。 (3)读"脏"数据(Dirty Read)读"脏"数据是指事务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原值,T2读到的数据就与数据库中的数据不一致,则T2读到的数据就为"脏"数据,即不正确的数据。 避免不一致性的方法和技术就是并发控制。最常用的技术是封锁技术。也可以用其他技术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。 3. 3.什么是封锁? 答：封锁就是事务T在对某个数据对象例如表、记录等操作之前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制,在事务T释放它的锁之前,其他的事务不能更新此数据对象。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。 4. 4.基本的封锁类型有几种?试述它们的含义。 答：基本的封锁类型有两种：排它锁(Exclusive Locks, 简称 X 锁 )和共享锁(Share Locks,简称 S 锁)。 排它锁又称为写锁。若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。 共享锁又称为读锁。若事务T对数据对象A加上S锁,则事务T可以读A但不能修改A,其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S锁。这就保证了其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。 5.如何用封锁机制保证数据的一致性 ? 答：DBMS在对数据进行读、写操作之前首先对该数据执行封锁操作,例如下图中事务T1在对A进行修改之前先对A执行XLock(A),即对A加X锁。这样,当T2请求对A加X锁时就被拒绝，T2只能等待T1释放A上的锁后才能获得对A的X锁,这时它读到的A是T1更新后 的值,再按此新的A值进行运算。这样就不会丢失 T1的更新。
r t 1 y 3 y ) (∞y s t y 图1.3 过程控制系统阶跃响应曲线 1-1过程控制系统中有哪些类型的被控量 温度、压力、流量、液位、物位、物性、成分 1-2过控系统有哪些基本单元构成，与运动控制系统有无区别 被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件 过程控制，是一种大系统控制，控制对象比较多，可以想象为过程控制是对一条生1-4衰减比和衰减率 衰减比等于两个相邻同向波峰值之比。 衡量振荡过程衰减程度的指标。 衰减率是经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数。 衡量振荡过程衰减程度的另一种指标。 一般希望过程控制系统的衰减比η=4:1～10:1,相当于衰减率Ψ=0.75到0.9。 若衰减率Ψ =0.75,大约振荡两个波系统进入稳态。 1-5最大动态偏差和超调量有何异同 最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量， 表现在过渡 过程开始的第一个波峰（y1）。 最大动态偏差是衡量过程控制系统动态准确性的指标。 超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。 余差是指过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值的差值。余差是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。 调节时间ts 是从过渡过程开始到结束的时间。 理论上应该为无限长。一般认为当被控量进入其稳态值的5%范围内所需时间 就是调节时间.调节时间是过程控制系统快速性的指标。 振荡频率β是振荡周期的倒数。 在同样的振荡频率下，衰减比越大则调节时间越短；当衰减比相同时，则振荡 频率越高，调节时间越短。振荡频率在一定程度上也可作为衡量过程控 制系统快速性的指标。 过程控制的目标 安全性 稳定性 经济性 过程工业的特点 强调实时性和整体性/全局优化的重要性/安全性要求 过程控制系统的特点 / 被控过程的多样性 / 控制方案的多样性/被控过程属慢过程、多参数控制/定值控制/过程控制多种分类方法 过程控制系统的性能指标/稳定性、准确性/快速性 2-1什么是对象的动态特性，为什么要研究它 研究对象特性通常以某种形式的扰动输入对象，引起对象输出发生相应的变化，这种变化在时域或者频域上用微分方程或者传递函数进行描述，称为对象的动态特性。 动态特性：被控参数随时间变化的特性y(t) 研究被控对象动态特性的目的是据以配合合适的控制系统，以满足生产过程的需求。 2-2描述对象动态特性的方法有哪些 参数描述法 /传递函数描述/差分方程描述/状态空间描述 非参数描述法---响应曲线/阶跃响应/脉冲响应/频率响应/噪声响应:白噪声、M 序列 2-3过控中被控对象动态特性有哪些特点 1)对象的动态特性是不振荡的 2）对象动态特性有延迟 3）被控对象本身是稳定的或中性稳定的 2-4单容对象放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关，K 、T 大小对动态特性的 影响 T 反映对象响应速度的快慢 K 是系统的稳态指标/K 大，系统的灵敏度高 2-5对象的纯滞后时间产生的原因是什么 纯延迟现象产生的原因是由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一定距离。 具有自平衡能力的双容对象的传递函数1 )()()()(21221+++= ??= s T T s T T K s U s H s G 有纯延迟时 s e s T T s T T K s U s H s G 01 )()()()(21221τ-+++=??= 具有自平衡能力的多容对象 若还有纯延迟 4 PID 调节原理 4-1，P 、I 、D 控制规律各有何特点，那些是有差、无差调节，为了提高控制系统的稳定性，消除控制系统的误差，应该选择那些调节规律 P 调节中，调节器的输出信号u 与偏差信号e 成比例 u = Kp e P 调节对偏差信号能做出及时反应，没有丝毫的滞后 有差调节,(放大系数越小，即比例带越大，余差就越大) 比例带δ大,调节阀的动作幅度小，变化平稳，甚至无超调，但余差大，调节时间也很长 比例调节的特点： （1）比例调节的输出增量与输入增量呈一一对应的比例关系，即：u = K e （2）比例调节反应速度快，输出与输入同步，没有时间滞后，其动态特性好。 （3）比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。 若对象较稳定,则比例带可选小些，这样可以提高系统的灵敏度，使反应速度加快 积分调节（I 调节) 调节器的输出信号的变化速度du/dt 与偏差信号e 成正比，或者说调节器的输出与偏差信号的积分成正比， 只要偏差存在，调节器的输出就会不断变化 积分调节作用能自动消除余差./无差调节 稳定作用比P 调节差 滞后特性使其难以对干扰进行及时控制 增大积分速度，调节阀的速度加快，但系统的稳定性降低 微分调节（D 调节） 调节器的输出u 与被调量或其偏差e 对于时间的导数成正比 微分调节只与偏差的变化成比例，变化越剧烈，由微分调节器给出的控制作用越大 微分调节主要用于克服调节对象有较大的传递滞后和容量滞后 012345678 0.20.40.60.811.2 1.41.61.8Step Response Time (sec) A m p l i t u d e K=0.2K=1K=10K=100 调节作用用以减少偏差。 比例作用大，可以加快调节，减少误差 但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。 Time (sec) A m p l i t u d e Ti=1Ti=5Ti=10Ti=inf 积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。 积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti ，Ti 越小，积分作用就越强。反之Ti 大则积分作用弱。 加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。 积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI 调节器或PID 调节器。 Time (sec) A m p l i t u d e Td=0.5Td=1Td=10Td=0 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作 % 100) (1 ?∞=y y σ)()(∞-=∞y r e 31y y =η1 3 1 y y y -=ψp π β2=
~ 第八章并发控制 习题解答和解析 1. 1.在数据库中为什么要并发控制 答：数据库是共享资源,通常有许多个事务同时在运行。当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。 2. 2.并发操作可能会产生哪几类数据不一致用什么方法能避免各种不一致的情况 答：并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读"脏"数据。 (1)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(覆盖了)T1提交的结果,导致T1的修改被丢失。 (2)不可重复读(Non -Repeatable Read)不可重复读是指事务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结果。不可重复读包括三种情况:详见《概论》(P266)。 | (3)读"脏"数据(Dirty Read)读"脏"数据是指事务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原值,T2读到的数据就与数据库中的数据不一致,则T2读到的数据就为"脏"数据,即不正确的数据。 避免不一致性的方法和技术就是并发控制。最常用的技术是封锁技术。也可以用其他技术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。 3. 3.什么是封锁 答：封锁就是事务T在对某个数据对象例如表、记录等操作之前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制,在事务T释放它的锁之前,其他的事务不能更新此数据对象。封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。 4. 4.基本的封锁类型有几种试述它们的含义。 答：基本的封锁类型有两种：排它锁(Exclusive Locks, 简称 X 锁 )和共享锁(Share Locks,简称 S 锁)。 排它锁又称为写锁。若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。 共享锁又称为读锁。若事务T对数据对象A加上S锁,则事务T可以读A但不能修改A,其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放A上的S锁。这就保证了其他事务可以读A,但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。 ： 5.如何用封锁机制保证数据的一致性 答：DBMS在对数据进行读、写操作之前首先对该数据执行封锁操作,例如下图中事务T1在对A进行修改之前先对A执行XLock(A),即对A加X锁。这样,当T2请求对A加X锁时就被拒绝，T2只能等待T1释放A上的锁后才能获得对A的X锁,这时它读到的A是T1更新后的值,再按此新的A值进行运算。这样就不会丢失T1的更新。
第一章 1.从历史沿革来谈为什么采用DCS? 由常规模拟仪表组成的控制系统在工业过程控制中曾长期占据统治地位，但随着生产规模和复杂程度的不断增加，其局限性越来越明显。而最初的计算机控制（直接计算机控制DDC)系统虽然克服了常规模拟仪表的局限性，但由于一台计算机控制着几十甚至几百个回路，同时对几百、上千个变量进行监视、操纵、报警，危险高度集中。 分布式控制系统（DCS）是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和制造过程的日益复杂应运而生的综合控制系统，其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。它采用分散递阶结构，体现了集中管理、分散控制的思想，实现了系统的功能分散、危险分散，具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点。它既不同于分散的仪表控制系统，又不同于集中式计算机控制系统，而是吸收了两者的优点，在它们的基础上发展起来的一门系统工程技术。 2. 分布式控制的组成，每部分的功能 DCS主要包括：控制站（完成过系统的运算处理控制，是DCS的核心部分，系统主要的控制由他完成）、操作站（完成人机界面功能、供操作员操作监视）、工程师站（对DCS 进行应用组态和编程用于离线组态、在线修改和操作系统开发）、通讯系统（包括系统网络和现场总线）、高层管理网络。 3. 分布式控制的主要特点：集中管理、分散控制。 4. 分布式控制的体系结构 现场仪表和执行机构层、装置控制层、工厂监控与管理层、企业经营管理层 5.为什么采用递阶控制结构 1）网络结构，将各个子系统通过总线连接起来 2）分层结构，由工程师站、操作站、控制站和操作系统组成 3）主从结构，集中操作、分散控制 6. OSI模型 共7层，自上而下：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。原则：①每一层都必须有一个完整的功能，②每层的通信协议都应该以国际标准化的眼光来看，③所选的层边界应尽量将通过接口的信息流减至最低，④层次的数目不要多的使结构大而不当、也不要少的让不同功能合并在同一阶层中。 7、开放系统的基本特征 可移植性、可操作性、可适宜性、可得到性。 第二章 1.数字/模拟PID结构图 数字PID闭环系统结构图：
第九章．数据库系统恢复和并发控制技术 习题： 一．填空题 1．数据库保护包含数据的。 2．是DBMS的基本单位，它是用户定义的一组逻辑一致的程序序列。 3．DBMS的并发控制的主要方法是机制。 4．有两种基本的锁，它们是和。 5．对并发操作若不加以控制，可能带来的不一致性有、和。 6．数据库系统在运行过程中，可能会发生故障，故障主要有、、介质故障和四类。 7．数据库系统是利用存储在外存上其他地方的来重建被破坏的数据库，它主要有两种：和。 二．选择题 1．下面哪个不是数据库系统必须提供的数据控制功能。 A.安全性 B.可移植性 C.完整性 D.并发控制 2．事务的原子性是指。 A.事务中包括的所有操作要么都做，要么都不做 B.事务一旦提交，对数据库的改变是永久的 C.一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的 D.事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态 3．多用户的数据库系统的目标之一是使它的每个用户好像面对着一个单用户的数据库一样使用它，为此数据库系统必须进行。 A.安全性控制 B.完整性控制 C.并发控制 D.可靠性控制 4．设有两个事务T1、T2，其并发操作如下图所示，下面评价正确的是________。 T1 T2 ①读A=10 ②读A=10 ③A=A-5写回 ④A=A-8写回
A该操作不存在问题B该操作丢失修改 C该操作不能重复读D该操作读“脏”数据 5．若事务T对数据R已加X锁，则其他对数据R 。 A.可以加S锁，不能加X锁 B.不能加S锁，可以加X锁 C.可以加S锁，也可以加X锁 D.不能加任何锁 6．对并发控制不加以控制，可能会带来。 A.不安全 B.死锁 C.死机 D.不一致 7．用来记录对数据库中数据进行的每一次更新操作。 A.后援副本 B.日志文件 C.数据库 D.缓冲区 三．简答题 1．试述事务的概念和事务的四个特性。 2．数据库中为什么要有恢复子系统，它的功能是什么？ 3．数据库运行中可能发生的故障有哪几类？哪些故障影响事务的正常执行？哪些故障破坏数据库数据？ 4．数据库恢复的基本技术有哪些？ 5．登记日志文件时，为什么必须先写日志文件，后写数据库？ 6．在数据库中为什么要并发控制？ 7．什么是封锁？ 8．基本的封锁有哪几种？试述它们的含义。 9．不同封锁协议与系统一致性级别的关系是什么？ 10．请给出预防死锁的若干方法。 11．什么样的并发调度是正确的调度？ 12．试述两段锁协议的概念。
第八章数据库并发控制 一、选择题 1．为了防止一个用户的工作不适当地影响另一个用户，应该采取（）。 A. 完整性控制 B. 访问控制 C. 安全性控制 D. 并发控制 2. 解决并发操作带来的数据不一致问题普遍采用（）技术。 A. 封锁 B. 存取控制 C. 恢复 D. 协商 3．下列不属于并发操作带来的问题是（）。 A. 丢失修改 B. 不可重复读 C. 死锁 D. 脏读 4．DBMS普遍采用（）方法来保证调度的正确性。 A. 索引 B. 授权 C. 封锁 D. 日志 5．事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放， 这是（）。 A. 一级封锁协议 B. 二级封锁协议 C. 三级封锁协议 D. 零级封锁协议 6．如果事务T获得了数据项Q上的排他锁，则T对Q（）。 A. 只能读不能写 B. 只能写不能读 C. 既可读又可写 D. 不能读也不能写 7．设事务T1和T2，对数据库中地数据A进行操作，可能有如下几种情况， 请问哪一种不会发生冲突操作（）。 A. T1正在写A，T2要读A B. T1正在写A，T2也要写A C. T1正在读A，T2要写A D. T1正在读A，T2也要读A 8．如果有两个事务，同时对数据库中同一数据进行操作，不会引起冲突的操作是（）。 A. 一个是DELETE，一个是SELECT B. 一个是SELECT，一个是DELETE C. 两个都是UPDATE D. 两个都是SELECT 9．在数据库系统中，死锁属于（）。 A. 系统故障 B. 事务故障 C. 介质故障 D. 程序故障 二、简答题 1. 在数据库中为什么要并发控制？ 答：数据库是共享资源，通常有许多个事务同时在运行。 当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。 2. 并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法能避免各种不一致的情况？ 答：并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。
分布式数据库系统的并发控制算法综述 摘要：并发控制是分布式数据库事务管理中非常重要的一部分,其性能的优劣是衡量分布式数据库系统功能强弱和性能好坏的重要标志之一。并发控制是分布式数据库系统为了适应多用户操作所必须解决的问题。分布式数据系统是在集中式数据库系统技术的基础上发展起来的，并发控制也是分布式数据库研究的最关键热点问题之一。 关键词：分布式数据库系统并发控制事务算法 一．分布式数据库系统的概述 分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是计算机技术和网络技术结合的产物。分布式数据库系统(DDBS)包含分布式数据库管理系统(DDBMS)和分布式数据库(DDB)。 在分布式数据库系统中，一个应用程序可以对数据库进行透明操作，数据库中的数据分别在不同的局部数据库中存储、由不同的 DBMS进行管理、在不同的机器上运行、由不同的操作系统支持、被不同的通信网络连接在一起[1]。一个应用程序通过网络的连接可以访问分布在不同地理位置的数据库。它的分布性表现在数据库中的数据不是存储在同一场地。更确切地讲，不存储在同一计算机的存储设备上。这就是与集中式数据库的区别。 从用户的角度看，一个分布式数据库系统在逻辑上和集中式数据库系统一样，用户可以在任何一个场地执行全局应用。就好那些数据是存储在同一台计算机上，有单个数据库管理系统(DBMS)管理一样，用户并没有什么感觉不一样。 分布式数据库系统适合于单位分散的部门，允许各个部门将其常用的数据存储在本地，实施就地存放本地使用，从而提高响应速度，降低通信费用。分布式数据库系统与集中式数据库系统相比具有可扩展性，通过增加适当的数据冗余，提高系统的可靠性。在集中式数据库中，尽量减少冗余度是系统目标之一．其原因是，冗余数据浪费存储空间，而且容易造成各副本之间的不一致性．而为了保证数据的一致性，系统要付出一定的维护代价．减少冗余度的目标是用数据共享来达到的。而在分布式数据库中却希望增加冗余数据，在不同的场地存储同一数据的多个副本,其原因是：①．提高系统的可靠性、可用性当某一场地出现故障时，系统可以对另一场地上的相同副本进行操作，不会因一处故障而造成整个系统的瘫痪。 ②．提高系统性能系统可以根据距离选择离用户最近的数据副本进行操作，减少通信代价，改善整个系统的性能。 二．并发控制的概述 并发控制是指在多用户的环境先，对数据库进行并发操作进行规范的机制。并发控制是以事务为单位进行的，其作用主要是协调同一时间访问同一数据库文件的多个事务之间的关系，防止这些事务间发生冲突，产生一个可串行化得调度。如果不对并发执行的程序进行必要的控制，那么即使没有故障和程序出错也会破坏数据库的一致性和完整性。因此，一个数据库系统有无并发控制机制，以及并发控制机制的优劣是衡量一个数据库系统功能强弱和性能好坏的重要标