第八章数据库并发控制4

什么是数据库并发控制数据库并发控制的主要方法是数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，保证数据的一致性和完整性的一种技术。

在并发环境下，多个用户可以同时访问和修改数据库中的数据，这可能产生一些并发问题，例如丢失修改、读脏数据、不可重复读等。

为了解决这些问题，需要采取一系列的措施来保证数据的正确性。

数据库并发控制的主要方法有以下几种：1.锁定机制锁定是最常用的一种数据库并发控制方法。

当一个用户访问一些数据项时，系统会给该数据项加上锁，其他用户在需要访问该数据项时会被阻塞，直到该用户释放锁。

通过锁定机制，可以保证每次访问的数据是一致的，避免了丢失修改、脏读等问题。

常见的锁定方法包括共享锁和排他锁。

2.事务事务是数据库并发控制的另一种重要方法。

事务是由一组数据库操作语句组成的逻辑工作单元，它要么全部执行，要么全部回滚。

通过将一组操作语句封装在事务中，可以保证这些操作之间的一致性。

数据库管理系统通过实现ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）来保证事务的正确执行。

3.时间戳机制时间戳机制是一种基于时间戳的并发控制方法。

它给数据库中的每个数据项分配一个时间戳，用来表示该数据项最后一次被读或写的时间。

当一个用户访问一些数据项时，系统会检查该用户的时间戳与数据项的时间戳是否一致，如果不一致，则说明有其他用户已经修改了该数据项，当前用户需要重新读取。

通过时间戳机制，可以避免不可重复读等问题。

4.多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种较新的并发控制方法，它利用版本号或时间戳来实现数据的并发访问。

每次用户读取一个数据项时，系统会为其创建一个快照版本，并且记录该用户读取了哪个版本。

当其他用户要修改该数据项时，系统会为其创建一个新的版本，保留修改前的版本。

通过多版本并发控制，可以实现读操作与写操作的并发进行，从而提高数据库系统的并发性能。

5.乐观并发控制（OCC）乐观并发控制是一种相对于悲观并发控制的一种方法。

数据库并发控制的概念1. 概念定义数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库时，保证事务的隔离性和一致性的一种机制。

它通过协调并发事务的执行顺序和访问资源的方式，解决了多个事务同时操作数据库可能引发的数据不一致、丢失更新等问题。

2. 重要性数据库并发控制是数据库系统中非常重要的一个组成部分，它具有以下重要性：2.1 提高系统吞吐量和响应时间通过允许多个用户同时访问数据库，可以提高系统的并发能力，从而提高系统的吞吐量和响应时间。

尤其对于大型企业级应用或高并发访问量的网站来说，良好的并发控制机制可以有效地提升系统性能。

2.2 保证数据一致性和完整性在多个事务同时访问数据库时，如果没有合适的并发控制机制，可能会导致数据不一致或丢失更新等情况。

通过并发控制机制，可以确保每个事务对数据进行正确、完整地操作，保证了数据的一致性和完整性。

2.3 避免资源竞争和冲突在并发环境下，多个事务可能同时访问和修改同一个数据资源，如果没有合适的并发控制机制，就会导致资源竞争和冲突。

通过并发控制机制，可以有效地避免多个事务之间的资源竞争和冲突，保证数据的正确性和完整性。

2.4 提高系统可靠性和稳定性良好的并发控制机制可以提高系统的可靠性和稳定性。

通过合理地控制并发事务的执行顺序和资源访问方式，可以减少死锁、活锁等并发问题的发生，并提高系统的容错能力。

3. 关键概念3.1 事务(Transaction)事务是指一组数据库操作语句的集合，这些语句要么全部执行成功，要么全部执行失败回滚。

事务具有ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）特性。

3.2 并发(Concurrency)并发是指多个事务同时访问数据库的能力。

在数据库中，并发通常是指多个用户或应用程序同时对数据库进行读取或写入操作。

3.3 锁(Lock)锁是一种用于控制对共享资源访问的机制。

在数据库中，并发控制通常通过锁来实现。

锁可以分为共享锁和排他锁，用于控制对数据的读取和写入操作。

数据库并发控制在当今数字化的时代，数据库扮演着至关重要的角色，就像一个巨大的信息仓库，存储着各种各样的关键数据。

而当多个用户或进程同时访问和操作这个数据库时，就出现了并发的情况。

数据库并发控制就是为了确保在这种并发操作下，数据的一致性、完整性和准确性不受破坏。

想象一下这样的场景：一个电商网站正在进行大促活动，成千上万的用户同时在浏览商品、下单购买、查看订单状态。

在后台，数据库需要同时处理这些来自不同用户的请求。

如果没有有效的并发控制，可能会出现很多问题。

比如，两个用户同时购买同一件商品，而系统却只记录了一个人的购买信息；或者一个用户正在修改订单的送货地址，另一个用户却看到了未修改前的地址。

这些情况都会给用户带来糟糕的体验，甚至可能导致业务的损失。

为了避免这些问题，数据库系统采用了一系列的并发控制技术。

其中一种常见的技术是锁机制。

就像给一个房间上了锁，只有拥有钥匙的人才能进入并进行操作。

在数据库中，当一个事务想要访问某个数据时，它会先请求获取相应的锁。

如果锁可用，事务就可以进行操作；如果锁已被其他事务占用，当前事务就需要等待，直到锁被释放。

锁又可以分为不同的类型，比如共享锁和排他锁。

共享锁允许多个事务同时读取数据，但不允许修改；排他锁则只允许一个事务进行读写操作。

通过合理地使用这些锁类型，可以在保证并发度的同时，确保数据的正确性。

然而，锁机制也不是完美的。

过多的锁可能会导致死锁的情况。

死锁就像是两个人在一条狭窄的通道上迎面走来，都不愿意让对方先过，结果谁也走不了。

在数据库中，如果两个或多个事务相互等待对方持有的锁，就会形成死锁。

为了解决死锁问题，数据库系统通常会采用死锁检测和死锁解除的策略。

一旦检测到死锁，系统会选择一个事务进行回滚，以打破死锁的局面。

除了锁机制，还有一种并发控制技术叫做时间戳排序。

每个事务在开始时都会被赋予一个唯一的时间戳，数据库系统根据时间戳来决定事务的执行顺序。

这种方法不需要使用锁，但可能会导致一些事务的回滚，因为它们的操作可能不符合时间戳的顺序。

数据库并发控制数据库并发控制是指在多个用户同时访问数据库时，保证数据一致性和并发执行效率的技术手段。

随着应用程序的复杂性和用户并发访问的增加，数据库并发控制显得尤为重要。

本文将探讨数据库并发控制的原理、常见的并发控制技术和实现方法。

一、并发控制原理在了解并发控制技术之前，我们先来了解一下并发控制的原理。

数据库并发控制的目标是要确保多个事务并发执行时，数据库的状态保持一致。

为了实现这个目标，数据库系统采用了以下基本原理：1. 事务隔离性：各个事务之间应该是互相隔离的，一个事务的执行不应该影响其他事务的执行。

2. 数据一致性：事务执行的结果必须是符合数据库的完整性约束和业务逻辑的。

3. 并发控制：对并发执行的事务进行调度和控制，防止数据的不一致和丢失。

二、并发控制技术1. 锁定机制锁定机制是最常见的并发控制技术之一。

通过给数据库的数据对象加锁，来控制事务对数据的访问。

常见的锁定技术有：共享锁、排他锁、意向锁等。

锁定机制能够有效地解决并发访问数据库时的数据一致性问题，但可能会导致死锁和性能下降的问题。

2. 多版本并发控制（MVCC）MVCC是一种乐观并发控制技术，通过为每个事务分配一个时间戳，并在数据库中保存数据的历史版本，从而实现事务的隔离性和并发执行效率。

MVCC不会对数据进行加锁，因此可以避免死锁问题，但可能会增加存储空间的消耗。

3. 时间戳序列化（TSO）时间戳序列化是一种并发控制技术，通过为每个事务分配一个时间戳，并将事务按照时间戳的大小进行排序，从而保证事务的执行顺序和数据的一致性。

TSO可以避免死锁问题，但可能会导致事务的回滚和重新执行。

三、并发控制实现方法在实际应用中，数据库并发控制可以通过以下几种方法来实现：1. 悲观并发控制（PCC）悲观并发控制是一种基于锁定机制的实现方法，它假设并发访问数据库的事务可能产生冲突，因此在事务执行之前，会对数据对象进行锁定，以避免数据的不一致和丢失。

数据库并发控制的主要方法数据库并发控制是指为了保证数据库系统的并发性能和稳定性,对数据库中的并发请求进行调度和管理的方法。

在分布式数据库中,并发控制尤为重要,因为分布式数据库通常具有非常高的并发处理能力,而并发控制不当会导致数据库系统的性能下降。

下面介绍数据库并发控制的主要方法:1. 事务隔离级别:事务隔离级别是数据库中用来控制并发访问的一种机制。

常见的事务隔离级别包括可重复读级别(repeatable Read)、串行化级别(Serializable)、读未提交级别(Read Uncommitted)、行级隔离级别(Line级隔离)等。

选择适当的事务隔离级别可以保证数据的一致性和完整性,同时也可以控制并发访问。

2. 锁机制:锁机制是数据库中用来实现并发控制的一种常用方法。

锁机制可以保证某个事务在执行期间对其他事务的修改进行锁,从而避免多个事务同时修改同一数据造成冲突。

常见的锁机制包括互斥锁、读写锁、自旋锁等。

3. 数据库的并发控制策略:数据库的并发控制策略包括硬件策略和软件策略。

硬件策略是指通过配置数据库的硬件资源(如CPU、内存、磁盘等)来实现并发控制。

软件策略是指通过编写数据库的应用程序来实现并发控制。

常见的数据库并发控制策略包括读写队列、并发会话等。

4. 数据库的缓存机制:数据库的缓存机制可以通过缓存来提高数据库的并发处理能力。

常见的数据库缓存机制包括缓存页面、缓存行等。

缓存机制可以避免数据库对同一数据进行多次查询,从而提高数据库的并发处理能力。

5. 数据库的系统架构设计:数据库的系统架构设计也是数据库并发控制的重要因素。

系统架构设计应该考虑数据库的并发处理能力、数据库的性能和稳定性等因素,从而设计出适合大规模分布式数据库的并发控制系统。

数据库并发控制是数据库系统的一个重要组成部分,需要根据具体的应用场景选择合适的方法,以保证数据库系统的并发性能和稳定性。

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务处于何种状态，以此确定是撤销该事务所做出的所有修改操作，还是将修改的操作重新执行。

（2）一致性一致性要求事务执行完成后，将数据库从一个一致状态转变到另一个一致状态。

数据库并发控制的机制详解数据库并发控制是指在多用户同时访问数据库时，对数据库资源进行有效的协调和管理，以保证数据的一致性、完整性和可靠性。

本文将详细介绍数据库并发控制的机制。

一、悲观并发控制机制悲观并发控制机制基于对并发访问进行悲观的预测，即认为可能发生冲突或数据不一致，因此采取相应的措施来保证数据的一致性。

其中最常见的悲观并发控制机制包括：1. 锁机制：通过加锁的方式实现并发控制。

包括共享锁和排他锁，共享锁用于读操作，排他锁用于写操作。

通过向事务分配适当的锁，保证在同一时间只能有一个事务对数据进行读写操作。

2. 串行化：将事务按照顺序执行，避免并发带来的问题。

虽然串行化可以确保数据的一致性，但会降低系统的并发性能。

二、乐观并发控制机制乐观并发控制机制相对于悲观并发控制机制更加灵活，它假设并发访问不会造成冲突或数据不一致，只在提交时进行冲突检测和解决。

乐观并发控制机制主要包括：1. 版本控制：为每个数据项维护多个版本，每个事务读取数据时都会标记一个版本号，当事务提交时进行版本比较，解决冲突并确保数据的一致性。

2. 时间戳：为每个事务分配一个时间戳，通过时间戳的比较来解决并发冲突。

具有较早时间戳的事务会先执行，保证数据的一致性。

三、并发控制算法1. 两阶段锁定协议（2PL）：事务分为两个阶段，即加锁阶段和解锁阶段。

在加锁阶段，事务会获取所有需要的锁，并在解锁阶段释放锁。

2PL算法保证了事务的串行执行和隔离性，但可能会出现死锁。

2. 多版本并发控制（MVCC）：为每个数据项维护多个版本，事务读写时只关注其可见版本，不同事务之间不会相互阻塞，提高并发性能。

3. 无锁并发控制（Lock-Free）：通过使用原子操作等技术，避免了锁带来的性能开销和死锁等问题。

无锁并发控制在高并发环境下具有良好的性能，但实现相对较为复杂。

四、数据库隔离级别数据库隔离级别定义了事务之间的隔离程度和并发访问的规则。

常见的数据库隔离级别包括：1. 读未提交（Read Uncommitted）：事务可以读取未提交的数据，可能导致脏读、不可重复读和幻读。

第八章数据库并发控制一、选择题1.为了防止一个用户得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、解决并发操作带来得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得问题就是( )。

A、丢失修改B、不可重复读C、死锁Ｄ、脏读4.DBMS普遍采用( ）方法来保证调度得正确性。

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,这就是（)。

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上得排她锁，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与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AB、T１正在写A,T2也要写AC、T１正在读A,T２要写ＡＤ、T1正在读Ａ,T２也要读A８。

如果有两个事务，同时对数据库中同一数据进行操作，不会引起冲突得操作就是（） .A、一个就是ＤＥLEＴE，一个就是SＥＬECTB、一个就是SELECT，一个就是DＥLEＴEC、两个都就是UPDAＴＥD、两个都就是ＳELECＴ９．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：数据库就是共享资源，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与/或修改同一数据得情况.若对并发操作不加控制就可能会存取与存储不正确得数据，破坏数据库得一致性。

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得情况?答: 并发操作带来得数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读与读“脏”数据.（1）丢失修改（LｏstＵpdate)两个事务T1与T２读入同一数据并修改，T2提交得结果破坏了(覆盖了）T１提交得结果,导致Ｔ１得修改被丢失。

数据库并发控制的原理与实现数据库是现代应用开发中的重要组成部分，随着应用的不断增多和用户的不断增长，对数据库的并发控制成为了一个极为关键的问题。

并发控制旨在保证多用户并发访问数据库时的数据一致性和可靠性，并尽可能地提高数据库的性能。

本文将介绍数据库并发控制的原理和实现方法。

1. 并发控制的需求在多用户并发访问数据库时，如果没有相应的并发控制机制，可能会导致以下问题：- 更新丢失：当多个用户同时读取并更新相同的数据时，可能会发生更新丢失的情况，即两个用户的更新只有一个能够生效。

- 丢失修改：当一个用户读取一个数据项，在其完成修改之前，另一个用户对相同的数据项进行了修改，导致前一个用户的修改丢失。

- 不可重复读：当一个用户多次读取同一数据项时，由于其他用户的并发修改，可能导致读取的结果发生变化。

- 脏读：一个用户读取了另一个用户尚未提交的数据。

2. 并发控制的原理为了解决上述问题，数据库系统采用了多种并发控制的原理和技术。

以下是几种常见的并发控制原理：2.1 锁机制锁机制是最常见的并发控制方式之一。

数据库系统通过在数据项上设置锁，保证同一时间内只有一个用户能够对其进行访问。

当一个用户需要访问一个数据项时，它必须获取对应的锁，其他用户就无法获得该锁，从而实现对数据的排他性访问。

锁机制包括共享锁和排他锁，共享锁允许多个用户同时读取数据，排他锁则只允许一个用户进行更新操作。

2.2 事务事务是数据库系统中一组操作的执行单位，它要么全部成功执行，要么全部回滚。

在并发访问中，事务的ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）特性保证了数据的一致性。

数据库使用锁和时间戳等机制来实现事务的并发控制，例如通过对事务进行加锁以及使用读一致性和可重复读等级别来控制并发。

2.3 多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种基于时间戳的并发控制技术。

每个事务在访问数据时，系统为其生成一个唯一的时间戳，并根据时间戳判断数据版本的可见性。