chap8 计算机分布式控制系统
Chapter 8 计算机分布式 控制系统
主要内容8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 分布式控制系统概述 分布式系统平台模型 网络与通信 网络协议 网络控制系统
网络
一组互联的资源 主机(Hosts)运行网络应用 软件： 客户/服务器 对等节点 网络基础设施由一组互联的设 备构成： 网络节点： 接收/发 送、转发、路由选择 的主机及软硬件 连接： 传送信息的通 道
8.1.1 分布式系统定义 一个分布式系统是一组由网络联接的具有独立功能的 计算机，在一套特殊软件的管理下，整个系统在用户 面前呈现为一个透明的整体。
(Tanenbaum et al. 2002)
一个分布式系统是一组位于网络计算机上的并发构件， 这些构件之间的通信以及任务协调都只能通过信件传 递进行，其目的是实现资源共享。 (Coulouris et al. 2021)
分布式控制网络结构
分布式系统与单机系统的比较单机系统 分布式系统
用户共享一台计算机 可以访问所有资源 单一时钟 单一系统控制 单一地理位�Z 单一故障点
一组由网络互联的、自治的计算机和资源 资源为用户所共享 可以集中控制，也可以分布控制 计算机可以同构，也可以异构 分散的地理位�Z 分布式故障点 没有全局时钟
没有共享内存(大多数情况)
任何一台计算机都不可能掌握全局状态 任何一台计算机都根据自己的局部信息做出
决定 一台计算机的故障不会导致全局崩溃 不存在全局时钟 调节对象：系统规模，系统功能，管理结构 调节方法：隐蔽通信延迟，资源分布，资源 复制等 分布式系统的发展简史系统名称 CM* 组织机构 卡内基.· 梅隆大学 网络要求 层次总线 计算机 PDP 研制日期 1975
Cambridge DCSLocus V System Mach CORBA Distributed COM JINI
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~ 1 ~ 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。 ================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============
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~ 2 ~ 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。
山西电子技术 ２０１０年第４期 软件技术 文章编号：１６７４４５７８（２０１０）０４－００５４￣２ 分布式并发控制技术 弓耀龙 （国营七八五厂，山西太原０３００２４） 摘要：并发控制是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的并发、高 效、正确执行。通过介绍几种常用分布式并发控制方法，了解分布式并发控制技术的实现途径和控制协议，通过进 行性能比较，探讨其在现实中的具体应用。 关键词：事务；分布式并发控制；性能分析 中图分类号：ＴＰ３１１．１３ 文献标识码：Ａ Ｏ引言 随着传统的数据库技术日趋成熟、计算机网络技术的飞 速发展和应用范围的扩充，数据库应用已经普遍建立于计算 机网络之上。这时集中式数据库系统表现出它的不足：数据 按实际需要已在网络上分布存储，再采用集中式处理，势必 造成通信开销大；应用程序集中在一台计算机上运行，一旦 该计算机发生故障，则整个系统受到影响，可靠性不高；集中 式处理引起系统的规模和配置都不够灵活，系统的可扩充性 差。在这种形势下，以分布式为主要特征的数据库系统的研 究与开发受到人们的注意。 分布式数据库是数据库技术与网络技术相结合的产物， 它有效地扩展了数据库应用的空间，使得不同地域的用户可 以共享数据库，提高了办事效率。但是分布式处理却有一个 先天缺陷，就是设计的复杂性，设计一个好的分布式数据库 非常困难。本文从数据库并发控制角度，介绍几种常用分 布式并发控制方法，了解分布式并发控制技术的实现途径和 控制协议，探讨其在现实中的具体应用。 ｌ问题的引入 下面先来看一个例子，说明并发操作带来的数据的不一 致性问题。 考虑飞机订票系统中的一个活动序列： （１）甲售票点（甲事务）读出某航班的机票余额Ａ，设 Ａ＝１６。 （２）乙售票点（乙事务）读出同一航班的机票余额Ａ，也 为１６。 （３）甲售票点卖出一张机票，修改余额Ａ＋－Ａ一１．所以 Ａ为１５，把Ａ写回数据库。 （４）乙售票点也卖出一张机票，修改余额Ａ—Ａ一１．所 以Ａ为１５，把Ａ写回数据库。 结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少１。 由此可以看出并发控制对分布式数据库的重要性。 ２分布式并发控制技术 ２．１封锁法 封锁法是并发控制一个非常重要的技术。所谓封锁就 是事务Ｔ对某个数据项操作之前，先向并发控制中心申请加 锁请求，如果不和其他事务冲突，加锁成功；且在事务Ｔ释放 该锁之前，其他事务不得更新该数据项。锁分为读锁（共享 锁）和写锁（排它锁）。即对同一数据项在同一时刻可以有 多个事务持有对其的读锁，但对同一数据项在任何时刻只能 有一个事务持有对其的写锁。 在封锁法中实现并发的最著名的算法是两段锁协议。 两段封锁协议规定： （１）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，而且；在释放一个封锁之后，事务不再获 得任何其他封锁。 （２）所谓“两段”锁的含义是，事务分为两个阶段，第一 阶段是获得封锁，也称为扩展阶段，第二阶段是释放封锁，也 称为收缩阶段。 可以证明，若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。因此 我们得出如下结论：所有遵守两段锁协议的事务，其并行的 结果一定是正确的。遵守两段锁协议，在集中式数据库管理 系统中可以破坏死锁的形成条件，以保证事务调度的正确 性。但是在分布式管理系统中并不能保证不发生死锁。 在分布式环境下，如果分布式数据库系统中没有重复存 储的数据，可以使用分布式锁技术。其实现方法是，对每个 结点保留一个局部锁管理器，处理对存储在本地的数据加锁 和释放锁的请求。当分布式数据库系统中有多处重复存储 的数据时，可采用集中式锁技术，即仅有一个锁管理器，该管 理器放在惟一一个结点上，所有的加锁和释放锁的请求都在 该结点上处理。此外，在分布式环境下的锁方法，还有混合锁 技术、主副本锁协议等。这些方法都可以有效地避免死锁。 其次，基于封锁的并发控制方法在分布式环境下还必须 解决全局死锁问题。所谓全局死锁是指包括两个场地以上 的死锁。分布式数据库系统是采用数据库图协议来避免死 锁的。数据库图协议是建立在数据库图基础上的一种无死 锁协议。一种简单的数据库图协议称为树协议。树协议中 只可以有一种锁，即互斥锁。每个事务ｔ对一个数据项只能 加锁一次，且必须遵循以下规则： ａ）Ｔ的第一个锁可以加到任何数据项上； ｂ）数据项可以由Ｔ加锁的前提是其父节点已被加锁； Ｃ）数据项在任何时刻都可以被解锁； ｄ）一个已经被Ｔ加锁并解锁的数据项不能由Ｔ再 加锁。 收稿日期：２０１０—０６—２０ 作者简介：弓耀龙（１９８１．），男，山西寿阳人，助工，本科，研究方向：网络管理。
。数据库及信息管理 。 。 本栏目责任编辑：闻翔军
分布式数据库并发控制方法研究
蒋亚虎
（广东松山职业技术学院，广东韶关５１２１２６）
摘要：并发控制机制是数据库事务管理中重要的组成部分，是衡量一个数据库系统功能强弱和性能好坏的重要标志之一。分布式并
发控制的目的是保证分布事务和分布式数据库的一致性．实现分布事务的可串行性．使事务具有良好的并发度以保证系统具有用户满意
的效率。本文首先就分布式数据库并发事务的可串行化进行探讨并在此基础上提出分布式数据库并发控制的基本方法。
关键词：分布式教据库；并发控制
中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３０４４（２００７）０７—２００２４一Ｏ２
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｄａｔａｂａｓｅ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ ＴＩＡＮＧ Ｙａ—ｈｕ
（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｓｕｎｇｓｈａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｏｇｕａｎ ５１２１２６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｄａｔａｂａｓｅ ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，Ａ ｄａｔａｂａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔＯ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｙｍｂｏ１．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ａｉｍｅｄ ａｔ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ￣ｓｔｒｉｂｕｆｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｄｉｓ— ｔｒｉｂｕｔｅｄ ｄａｔａｂａｓｅ、ＳｅＴｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｙｅｄ．ｔｈｅ Ｐａｎｅｌ ｈａｓ ｍａｄｅ ａ ｇｏｏｄ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｕｓｅｒ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ出ｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔＯ ｅｎｓｕｒｅ ｅｆ－
