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。
（1）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。
（2）请给出一个可串行化的调度，并给出执行结果。
（3）请给出一个非串行化的调度，并给出执行结果。
（4）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。
（5）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。
参考答案
1．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．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。不可以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由于某种原因被撤消，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。
．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．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）。
排它锁又成为写锁。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Td对数据对象A加上s锁，则事务T可以读取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．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Xock(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。
T1 T2
1．Xlock A
2．获得
读A＝16
3．A＝A-1 写回A=15 Commit Unlock A
4．
5．Xlock A
等待
等待
等待
等待
获得Xlock A
A=A-1
写回A＝14 A＝15 Commit Unlock A
DBMS按照一定的封锁协议，对并发操作进行控制，使得多个并发操作有序地执行，就可以避免丢失修改，不可重复读和读脏数据等数据不一致性
6．答：在运用封锁技术对数据加锁时，要约定一些规则。例如，在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，要约定何时申请X锁或S锁，何时释放封锁等。这些约定或者规则称为封锁协议(Locking Protocol)。对封锁方式约定不同的规则，就形成了各种不同的封锁协议，不同级别的封锁协议。例如<<概论>>8。3中介绍的三级封锁协议，三级封锁协议的主要区别在于什么操作需要申请封锁，何时申请封锁以及何时释放锁（即持锁时间的长短）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，直到事务结束才释放。
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。
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。
7．答：不同的封锁协议对应不同的一致性级别。
一级封锁协议可防止丢失修改，并保证事务T可恢复的。在一级封锁协议中，对读数据是不加S锁的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。
二级封锁协议除防止了丢失修改，还可进一步防止“脏”脏数据。在二级封锁协议中，由
S锁，所以它不能保证可重复读。
在三级封锁协议中，无论是读数据还是写数据都加长锁，即都要到事务结束时才释放封锁。所以三级封锁协议除防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。
下面的表格清楚地说明了封锁协议与系统一致性的关系。
X锁S锁一致性保证
操作结束释放
事
务结束
释放
操作
结束释
放
事
务结束
释放
不
丢失修
改
不
读“脏”
数据
可
重复读
一级封锁协议√√
二级封锁协议√√√√
三级封锁协议√√√√√
8．答
T1 T2 T3 T4
Lock R 。。Unlock 。。。。。。
lock R
等待
等待
等待
等待
等待
等待
等待
。
。
Lock R
。
Lock R
。
Lock R
。
。
。
。
。
Lock R
等待
等待
等待
Lock R
。
如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待。T3也请求封锁R，当T1释放了R上的封锁之后系统首先批准了T3的请求，T2人仍然等待。
后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁之后系统又批准了T4的请求…
T2有可能永远等待，这就是活锁的情形。活锁的含义是该等待事务等待时间太长，似乎被锁住了，实际上可能被激活。
如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因为已封锁了R2，于是T1等待t2释放r2上的锁。接着T2又申请封锁R1，因T1已封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1上的锁。这样就出现了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2两个事务永远不能结束，形成死锁。
T1 T2
Lock R1
。
。Lock R2 等待等待等待。
Lock R2 。
。
。
Lock R1 等待
9．答：活锁产生的原因：当一系列封锁不能按照其先后顺序执行时，就可能导致一些事务无限期等待某个封锁，从而导致活锁。
避免活锁的简单方法是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，封锁子系统按请求的先后顺序对事务排队，数据对象上的锁一旦释放就批准申请队列中第一个事务获得锁。
．答：
在数据中，产生死锁的原因是两个或多个事务都已封锁了一些数据对象，然后又都请求已被其他事务封锁的数据加锁，从而出现死锁等待。
防止死锁的发生其实就是要破坏产生死锁的条件。预防死锁通常有两种方法。
（1）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，否则就不能执行；
（2）顺序封锁法，预先对数据对象规定一个封锁的顺序，所有事务都按这个顺序实行封锁。
不过，预防死锁的策略不大适合数据库系统的特点，具体原因可参考《概论》8.4。
11．答：
数据库系统一般采用允许死锁发生，DBMS检测死锁后加以解除的方法。
DBMS中诊断死锁的方法与操作系统类似，一般使用超时法或事务等待图法。
超时法是：如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁。超时实现简单，但有可能误判死锁，事务因其他原因长时间等待超过时限时，系统会误认为发生了死锁。若时限设置得太长，又不能及时发现死锁发生。
DBMS并发控制子系统检测到死锁后，就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的使用锁，使其他事务得以继续运行下去。当然，对撤消的事务所执行的数据修改操作必须、加以恢复。
12．答：可串性化（Serializable）的调度是正确的调度。
可串性化的调度的定义：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某
一次串行执行它们时的结果相同，称这种调度策略为可串行化的调度。
13．答
T1 T2 T3
Slock A
Y=A=0
UnLock A
Xlock A
A=Y+2
写回A(=2) Unlock A Slock A
等待
等待
等待
Y=A=2
Unlock A
Xlock A
A=Y+2
写回A(=4)
UnLock A
Slock A
等待
等待
等待
Y=A=4
Unlock A
Xlock A
A=Y*2
写回A(=16)
UnLock A
T1 T2 T3
Y=A=0 UnLock A
Xlock A
等待
A=Y+2
写回A(=2) UnLock A Slock A
Y=A=0
UnLock A
Xlock A
等待
等待
等待
A=Y*2
写回A(=0)
Unlock A
Slock A
等待
Y=A=2
UnLock A
Xlock A
Y=Y**2
写回A(=4)
UnLock A
最后结果A为0，为非串行化的调度。
答
T1 T2 T3 Slock A
Y=A=0
Xlock A
A=Y+2
写回A(=2) UnLock A Slock A
等待
等待
Y=A+2
Xlock A
等待
A=Y*2
写回A(=4)
UnLock A
UnLock A
Slock A
等待
等待
等待
Y=A=4
Xlock A
A=Y**2
写回A(=16)
UnLock A
UnLock A
T1 T2 T3 Slock A
Y=A=0
Y=A=0
Xlock A
等待
Xlock A
等待
Slock A
Y=A=0
Xlock A
等待
14．答：两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。
在对任何数据进行读，写操作之前，首先要申请并获得对该数据的封锁；
在释放一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他封锁。
两段的含义是，事务分为两个阶段：
第一个阶段是获得封锁，也称为扩展段，在这个阶段，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；
第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段，在这阶段，事务释放已经获得的但是不能在申请任何锁。
15．证明：
首先以两个并发事务T1和T２为例，存在多个并发事务的情形可以类推。根据可串行化定义可知，事务不可串行化可能发生在下列两种情况：
（１）事务T1写某个数据对象A，T2读或写A;
（２）事务T1读或写某个数据对象A，T2写A
下面称A为潜在冲突对象。
设T1 和T2 访问的潜在冲突的公共对象为{A1，A2，A3，……An}。
不失一般性，假设这组潜在冲突对象中X=｛A1，A2，……，Ai｝均符合情况１。
Y={ Ai+1，………，An}符合所情况(2)
?x∈X，T1 需要Xlock x
T2 需要Slock x 或Xlock x
1)如果操作１先执行，则T1获得锁，T2等待
由于遵守两段锁协议，T1在成功获得X和Y中全部对象及非潜在冲突对象的锁后，才会释放锁。
这时如果?w∈X或Y，T2已获得w 的锁，则出现死锁；
否则，T1在对X，Y中的对象全部处理完毕后，T2才能执行。
这相当于按T1，T2的顺序串行执行，根据可串行化定义，T1和T2的调度是可串行化的。
16．答：
T1 T2
Slock B
读B=2
Y=B
UnLock B
Xlock A
Slock A
A=Y+1
写回A=3 UnLock A
等待
等待
等待
等待
Slock A 读A=3
X=A
UnLock A Xlock B
B=X+1
写回B=4
UnLock B
17．答：引进意向锁是为了提高封锁子系统的效率。该封锁子系统支持多种封锁粒度。
原因是：在多粒度封锁方法中一个数据对象可能以良种方式加锁---显式封锁和隐式封锁（有关的概念参见《概论》8。7）。因此系统在对某一数据对象加锁时不仅要检查该数据对象上有无(显式和隐式)封锁与之冲突，还要检查其所有上级结点和所有下级结点，看申请的封锁是否与这些结点上的(显式和隐式)封锁冲突，显然，这样的检查方法效率很低。为此引进了意向锁。
意向锁的含义是：对任一结点加锁时，必须先对它的上层结点加意向锁。
例如事务T要对某个元组加X锁，则首先要对关系和数据库加IX锁。换言之，对关系和数据库加IX锁，表示它的后裔结点---某个元组拟（意向）加X锁。
引进意向锁后，系统对某一数据对象加锁不必逐个检查与下一级结点的封锁冲突了。例如，事务T要对关系R加X锁，系统只要检查根结点数据库和R本身是否已加了不相容的锁（如发现已经加了IX，则与X冲突），而不再需要搜索和检查R中的每一个元组是否加了X锁或是S锁。
18．答：IS锁
如果对一个数据对象加IS锁，表示它的后裔结点拟(意向)加S锁。例如，要对某个元组加S锁，则要首先对关系和数据库加IX锁。
IX锁
如果对一个数据对象加IX锁，表示它的后裔结点拟(意向)加X锁。例如，要对某个元组加X锁，则要首先对关系和数据库加IX锁。
SIX锁
如果对一个数据对象加SIX锁，表示对它加S锁，再加IX锁，即SIX=S+IX
T0
T1
S X IS IX SIX -
S Y N Y N N Y X N N N N N Y IS Y N Y Y Y Y IX N N Y Y N Y SIX N N Y N N Y - Y Y Y Y Y Y 19．答：（略）。
20．答：（略）。
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
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。
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、
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。
~ 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11章并发控制 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’夕数据。( l ）丢失修改（lost update ) 两个事务Tl 和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了（覆盖了）Tl 提交的结果，导致Tl 的修改被丢失。( 2 ）不可重复读（Non 一Repeatable Read ) 不可重复读是指事务Tl 读取数据后，事务几执行更新操作，使Tl 无法再现前一次读取结果。( 3 ）读“脏”数据（Dirty Read ) 读“脏’夕数据是指事务Tl 修改某一数据，并将其写回磁盘，事务几读取同一数据后，Tl 由于某种原因被撤销，这时Tl 已修改过的数据恢复原值，几读到的数据就与数据库中的数据不一致，则几读到的数据就为“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 ．什么是封锁？基本的封锁类型有几种？试述它们的含义。 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。 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。 4 ．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Tl 在对A 进行修改之前先对A 执行xock ( A ) ，即对A 加x 锁。这样，当几请求对A 加x 锁时就被拒绝，几只能等待Tl 释放A 上的锁后才能获得对A 的x 锁，这时它读到的A 是Tl 更新后的值，再按此新的A 值进行运算。这样就不会丢失Tl 的更新。
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.< 4. 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。 5. 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。 ？
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
数据库是一个共享资源，可以提供多个用户使用。这些用户程序可以一个一个地串行执行，每个时刻只有一个用户程序运行，执行对数据库的存取，其他用户程序必须等到这个用户程序结束以后方能对数据库存取。但是如果一个用户程序涉及大量数据的输入/输出交换，则数据库系统的大部分时间处于闲置状态。因此，为了充分利用数据库资源，发挥数据库共享资源的特点，应该允许多个用户并行地存取数据库。但这样就会产生多个用户程序并发存取同一数据的情况，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。并发控制机制的好坏是衡量一个数据库管理系统性能的重要标志之一。 DM用封锁机制来解决并发问题。它可以保证任何时候都可以有多个正在运行的用户程序，但是所有用户程序都在彼此完全隔离的环境中运行。 一、并发控制的预备知识 (一) 并发控制概述 并发控制是以事务（transaction）为单位进行的。 1. 并发控制的单位――事务 事务是数据库的逻辑工作单位，它是用户定义的一组操作序列。一个事务可以是一组SQL 语句、一条SQL语句或整个程序。 事务的开始和结束都可以由用户显示的控制，如果用户没有显式地定义事务，则由数据库系统按缺省规定自动划分事务。 事务应该具有4种属性：原子性、一致性、隔离性和持久性。 （1）原子性 事务的原子性保证事务包含的一组更新操作是原子不可分的，也就是说这些操作是一个整体，对数据库而言全做或者全不做，不能部分的完成。这一性质即使在系统崩溃之后仍能得到保证，在系统崩溃之后将进行数据库恢复，用来恢复和撤销系统崩溃处于活动状态的事务对数据库的影响，从而保证事务的原子性。系统对磁盘上的任何实际数据的修改之前都会将修改操作信息本身的信息记录到磁盘上。当发生崩溃时，系统能根据这些操作记录当时该事
分布式系统的应用 一、前言 在20世纪50年代，计算机是串行处理机，一次运行一个作业直至完成。这些处理机通过一个操作员从控制台操纵，而对于普通用户则是不可访问的。在60年代，需求相似的作业作为一个组以批处理的方式通过计算机运行以减少计算机的空闲时间。同一时期还提出了其他一些技术，如利用缓冲、假脱机和多道程序等的脱机处理。70年代产生了分时系统，不仅作为提高计算机利用率的手段，也使用户离计算机更近了。分时是迈向分布式系统的第一步：用户可以在不同的地点共享并访问资源。80年代是个人计算的10年；人们有了他们自己专用的机器。 随着基于微处理器的系统所提供的出色的性能／价格比和网络技术的稳步提高，一个新的梦想成为可能一分布式计算。当用户需要完成任何任务时，分布式计算提供对尽可能多的计算机能力和数据的透明访问，同时实现高性能与高可靠性的目标。在过去的10年里，人们对分布式计算系统的兴趣迅猛发展。有关分布式计算的主题是多种多样的，许多研究人员正在研究关于分布式硬件结构和分布式软件设计的各方面问题以开发利用其潜在的并行性和容错性。 二、分布式系统定义 当讨论分布式系统时，我们面临许多以下这些形容词所描述的不同类型：分布式的、网络的、并行的、并发的和分散的。分布式处理是一个相对较新的领域，所以还没有一致的定义。与顺序计算相比、并行的、并发的和分布式的计算包括多个PE间的集体协同动作。这些术语在范围上相互覆盖，有时也交换使用。 ●“并行的”意味着从一个单一控制线程对数据集的锁步(10ckstep)动作。在并行计算机级别上，单指令流多数据流(slMD)计算机就是一个使用多个数据处理单元在许多数据项上同时进行相同或相似操作的例子。 ●“并发的”意味着某些动作可以以任意次序执行。例如，在更高级别上和在多指令流多数据流(MIMD)并行计算机上进行部分独立的操作。 ●“分布式的”意味着计算的成本或性能取决于数据和控制的通信。 如果一个系统的部件局限在一个地方，它就是集中式的；如果它的部件在不同地方，部件之间要么不存在或仅存在有限的合作，要么存在紧密的合作，它是分散式的。当一个分散式系统不存在或仅存在有限的合作时，它就被称作网络的；否则它就被称作分布式的，表示在不同地方的部件之间存在紧密的合作。在给出分布式系统具体定义的模型中，分布式系统可以用硬件、控制、数据这三个
并发控制-课后答案
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)。
第一章概述 ?分布式系统的目标 ?资源共享(resource sharing) ?计算机通过网络连接起来，并在这个范围内有效地共享资源 ?硬件的共享，软件的共享，数据的共享，服务的共享 ?媒体流的共享（动态的资源形式） ?协同计算(collaborative computing) ?并行计算，分布式计算 分布式系统是指把多个处理机通过网络互连而构成的系统，系统的处理和控制功能分布在各个处理机上。 ?分布式系统的问题源于下面三个特点： ?并发性（concurrence) ?多个程序（进程，线程）并发执行，共享资源 ?没有全局时钟(global clock) ?每个机器都有各自的时间，没有办法做到统一，程序间的协调靠交 换消息 ?故障独立性(independent failure) ?一些进程出现故障，并不能保证其它进程都能知道 分布式的挑战异构性:网络协议, 硬件, 操作系统, 编程语言, 开发者实现方式的不同.
开放性: 可扩展性: 安全性: 机密性: 防止未经授权的个人访问资源 完整性: 防止数据被篡改和破坏 可用性: 防止对所提供服务的干扰 故障处理: 检测故障, 屏蔽故障, 故障容错, 故障恢复, 冗余策略 并发: 正确性: 多个进程并发访问共享资源，要保证被访问数据的正确性，不能出现不一致。性能: 多个并发操作保证性能 透明性: 访问透明:使用同样的操作去访问本地资源和远程资源。 位置透明: 访问资源的时候，不需要知道资源的位置。 并发透明:几个进程同时访问资源，互不干扰。 复制透明: 使用多个资源的副本来提高可靠性和性能，用户或者应用程序开发者并不需要了 解副本技术。 故障透明,移动透明,性能透明,扩展透明 第二章系统模型 ?结构模型 构成系统各部分（components, computers, procedures ) 的位置、角色和它们之间的关系，它定义了系统的各组件之 间相互交互的方式以及它们映射到下面的计算机网络的方 式。 ?客户/服务器结构
Zookeeper是分布式一致性问题的工业解决方案，是Apache Hadoop下解决分布式一致性的一个组件，后被分离出来成为Apache的顶级项目。 工程来源：是雅虎公司内部项目，据说雅虎内部很多项目都是以动物命名，这个动物管理员的名字起的很是形象。 被开源出来后得到开源社区的快速推进，服务端Java语言实现，棒，git有3000+的star： https://https://www.doczj.com/doc/c04919595.html,/apache/zookeeper zookeeper集群结构 集群的角色，比较典型的是Master/Slave(主备模式)，zk中的概念跟这个不一样，包含Leader、Follower、Observer三个角色，leader提供读和写的能力，follower只对外提供读的能力。 会话（session）
客户端跟服务端交互，是先与服务端建立一个TCP长连接，会话开始，通过心跳检测与服务端保持会话有效，向服务端发送请求和接收响应。 zk将所有的数据都加载在内存一份，同时有事务日志文件（持久化文件），服务端会定时dump快照数据，重启机器的时候会根据快照和事务日志恢复内存数据库的数据，这跟redis的AOF和RDB概念类似。 zookeeper上的数据结构 zk上的数据的结构跟linux文件系统很像，是个树状结构
节点（node）上的信息字段 节点类型包括： ?持久型节点 ?顺序持久型节点 ?临时节点 ?顺序临时节点 其中临时节点特性就是创建它的主体消失后，它就跟着消失了。后续的应用就是利用的节点的特性实现的。 事件监听器（watcher）
这个应该是zookeeper最重要的概念之一了，zk允许用户在特定的节点 （znode）上注册watcher，并且在特定事件触发的时候，zk服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上。 伪集群的搭建： zoo.cfg 配置文件 ?拷贝三份文件 ?修改配置zoo.cfg，区别出日志目录和端口号，dataDir文件下添加表示机器号的文件myid ?集群配置列表，第一个端口是机器间业务通讯的端口，第二个端口是用来进行leader选举的端口 ?分别启动三台服务器 启动成功后，命令行连接zk，可以用指令做些增删改查的操作 telnet 127.0.0.1 2181
第八章并发控制 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。 （1）丢失修改（） 两个事务T1和T2读人同一数据并修改飞提交的结果破坏了（覆盖了）T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。 （2）不可重复读（－） 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的P66。 （3）读“脏”数据（） 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。 3．什么是封锁？ 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．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（，简称X锁）和共享锁（，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。在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。
并发控制原理 事务之间的相互影响可能导致数据库状态的不一致，即使各个事务能保持状态的正确性，而且也没有任何故障发生。因此，不同事务中各个步骤的执行顺序必须以某种方式进行规范。控制这些步骤的功能由DBMS的调度器部件完成，而保证并发执行的事务能保持一致性的整个过程称为并发控制。调度器的作用如图1所示。 首先讨论如何保证并发执行的事务能保持数据库状态的正确性。抽象的要求称为可串行性，另外还有一个更强的、重要的条件为冲突可串行性，它是大多数调度器所真正实现的。我们考虑实现调度器的最重要技术：封锁、时间戳和有效性确认。 1.串行调度和可串行化调度 1.1 调度 调度是一个或多个事务的重要操作按时间排序的一个序列。
1)事务T所写的任意数据元素A被赋予一个值，该值以这样一种方式依赖于数据库状态，即不会发生算术上的巧合。 1.5 事务和调度的一个记法 我们接受事务所进行的精确计算可以是任意的，那么我们不需要考虑像t := t+100这样的局部计算步骤。只有事务的读和写需要考虑。因此，我们将用一种新的记法来表示事务和调度，其中动作有rT(X)和wT(X)分别表示事务T读和写数据库元素X。 例5 表1所示的事务可以写为： T1: r1(A); w1(A); r1(B);w1(B); T2: r2(A); w2(A); r2(B);w2(B); 表5中T1和T2的可串行化调度。这一调度写为： r1(A); w1(A); r2(A); w2(A); r1(B);w1(B); r2(B);w2(B); 为使这一记法更精确： 1)动作是形如ri(X)或wi(X)的表达式，分别表示事务Ti读或写数据元素X。 2)事务Ti是具有下标i的动作序列。 3)事务集合T的调度S是一个动作序列，其中对T中的每个事务Ti，Ti中的动作在S中出现的顺序和其在Ti自身定义出现的顺序一样。我们说S是组成它的事务动作的一个交错。 2.冲突可串行化
1.实验七:事务与并发控制 1.1.实验目的 1.掌握事务机制，学会创建事务。 2.理解事务并发操作所可能导致的数据不一致性问题，用实验展现四种数据不一致性 问题：丢失修改、读脏数据、不可重复读以及幻读现象。 3.理解锁机制，学会采用锁与事务隔离级别解决数据不一致的问题。 4.了解数据库的事务日志。 1.2.实验内容 假设学校允许学生将银行卡和校园卡进行绑定，在student数据库中有如下的基本表，其中校园卡编号cardid即为学生的学号： icbc_card(studcardid,icbcid,balance) //校园卡ID，工行卡ID，银行卡余额 campus_card(studcardid,balance) //校园卡ID，校园卡余额 数据创建的代码： use student create table campus_card ( studcardid Char(8) , balance Decimal(10,2)) create table icbc_card ( studcardid Char(8), icbcid Char(10), balance Decimal(10,2) )
insert into campus_card values('20150031', 30) insert into campus_card values('20150032', 50) insert into campus_card values('20150033', 70) insert into icbc_card values('20150031','2015003101', 1000) insert into icbc_card values('20150032','2015003201', 1000) insert into icbc_card values('20150033','2015003301', 1000) 针对以上数据库按照要求完成下列实验： 1.编写一个事务处理(begin tran)实现如下的操作：某学号为20150032的学生要从银 行卡中转账200元到校园卡中，若中间出现故障则进行rollback。（15分）set transaction isolation level repeatable read
An Introduction to Database Systems 管理学院信息管理系 数据库系统概论 An Introduction to Database System 第十一章 并发控制
An Introduction to Database Systems 问题的产生 ?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 ?飞机定票数据库系统?银行数据库系统 特点：在同一时刻并发运行的事务数可达数百个
问题的产生（续）?不同的多事务执行方式 (1)事务串行执行 ?每个时刻只有一个事务运行，其他事务必须等到这个事务结束以后方能运行 ?不能充分利用系统资源，发挥数据库共享资源的特点 T1 T2 T3 事务的串行执行方式 An Introduction to Database Systems
An Introduction to Database Systems 问题的产生（续） (2)交叉并发方式（Interleaved Concurrency ） ?在单处理机系统中，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?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，提高系统的效率
An Introduction to Database Systems 问题的产生（续） (3)同时并发方式（simultaneous concurrency ） ?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
An Introduction to Database Systems 问题的产生（续） ?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的情况 ?可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务一致性和数据库的一致性
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。 （1）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。 （2）请给出一个可串行化的调度，并给出执行结果。 （3）请给出一个非串行化的调度，并给出执行结果。 （4）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。 （5）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。 参考答案 1．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．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。不可以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由于某种原因被撤消，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。