第十一章 并发控制
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第一章数据库系统概述1.几个概念:数据、数据库、数据库管理系统(DBMS)、DDL(数据库模式定义语言)、DML(数据操纵语言)、数据库系统(DBS).2. 数据库系统的三级模式结构由外模式、模式、内模式三级构成模式(逻辑模式):是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。
内模式(存储模式):对应于物理级,它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述,是数据库最低一级的逻辑描述,它描述了数据在存储介质上的存储方式翱物理结构,对应着实际存储在外存储介质上的数据库。
外模式(子模式或用户模式):是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述.3.数据库的二级映象功能与数据独立性数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映象:外模式/模式映象(体验逻辑)、模式/内模式映象(体现物理)这两层映象保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和数据的物理独立性.4.构成数据模型的三要素:数据结构、数据操作和数据完整性约束。
5.数据模型的分类:第一类是概念模型,第二类是逻辑模型和物理模型。
概念模型按用户的观点来对数据和信息建模,主要用于数据库设计。
逻辑模型按计算机系统的观点对数据建模,主要用于DBMS的实现。
信息世界涉及的概念主要有:实体、属性、码、域、实体型、实体集、联系。
概念模型的表示方法:实体-联系表示法,即E-R模型(E-R图)。
第二章关系数据库1.几个概念:什么是码、候选码?什么是主码、外码、主属性、全码?码:唯一标识实体的属性集称为码。
候选码:若关系中的某一属性组的值能惟一地标识一个元组,则称该属性组为候选码。
主属性:候选码的诸属性称为主属性。
全码:关系模式的所有属性是这个关系模式的候选码,称为全码。
外部码(外码):设F是基本关系R的一个或一组属性,但不是关系R的码,Ks是基本关系S的主码。
若F与Ks相对应,则称F是R 的外码。
并称R为参照关系,F为被参照关系。
第十一章并发控制事务处理技术主要包括数据库恢复技术和并发控制技术。
本章讨论数据库并发控制的基本概念和实现技术。
本章内容有一定的深度和难度。
读者学习本章一定要做到概念清楚。
一、基本知识点数据库是一个共享资源,当多个用户并发存取数据库时就会产生多个事务同时存取同一个数据的情况。
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DBMS必须提供并发控制机制。
并发控制机制的正确性和高效性是衡量一个DBMS性能的重要标志之一。
①需要了解的: 数据库并发控制技术的必要性,活锁死锁的概念。
②需要牢固掌握的: 并发操作可能产生数据不一致性的情况(丢失修改、不可重复读、读“脏数据”)及其确切含义;封锁的类型;不同封锁类型的(例如X锁,S锁)的性质和定义,相关的相容控制矩阵;封锁协议的概念;封锁粒度的概念;多粒度封锁方法;多粒度封锁协议的相容控制矩阵。
③需要举一反三的:封锁协议与数据一致性的关系;并发调度的可串行性概念;两段锁协议与可串行性的关系;两段锁协议与死锁的关系。
④难点:两段锁协议与串行性的关系;与死锁的关系;具有意向锁的多粒度封锁方法的封锁过程。
二、习题解答和解析1. 在数据库中为什么要并发控制? 并发控制技术能保证事务的哪些特性?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,破坏事务的一致性和数据库的一致性。
所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。
并发控制技术能保证事务的隔离性和一致性。
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。
第十一章并发控制(习题集)二、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(D)。
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(A)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(C)。
A。
丢失修改 B. 不可重复读C. 死锁D. 脏读4、DBMS普遍采用(C)方法来保证调度的正确性 .A。
索引 B. 授权C. 封锁D. 日志5、如果事务T获得了数据项Q上的排他锁,则T对Q( C)。
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6、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(D)。
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A7、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(D ) 。
A。
一个是DELETE,一个是SELECTB. 一个是SELECT,一个是DELETEC。
两个都是UPDATED. 两个都是SELECT8、在数据库系统中,死锁属于(B )。
A。
系统故障 B. 事务故障C. 介质故障 D。
程序故障9、数据库中的封锁机制是( C )的主要方法。
A、完整性B、安全性C、并发控制D、恢复三、填空题1、基本的封锁类型有两种:__排他锁__ 和_共享锁_ 。
2、并发操作可能会导致:丢失修改、不可重复读、读脏数据.四、简答题1、什么是封锁?2、基本的封锁类型有几种?试述它们的含义.3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。
第一章绪论4个基本概念:数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统数据:描述事物的符号记录数据的含义称为数据的语义计算机系统层次结构:硬件、操作系统、数据库管理系统、应用开发工具、应用系统数据库发展阶段:人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。
从文件系统到数据库系统标着着数据管理技术的飞跃。
数据库是计算机的基础软件数据库系统特点:数据结构化数据共享性高、冗余度低且易扩充数据独立性高物理独立性:指用户的应用程序与数据库中数据的物理储存时相互独立的。
逻辑独立性:指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。
数据由数据库管理系统统一管理和控制数据模型:是数据库系统的核心和基础。
描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。
第一类:概念模型第二类:逻辑模型和物理模型概念模型表示法:实体联系方法:用E-R图表示。
数据模型的组成要素:数据结构数据操作数据的完整性约束条件常用数据模型:层次模型网状模型关系模型:最重要的数据模型,是用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型。
面向对象数据类型对象关系的数据模型半结构化数据模型实体:客观存在且相互可区别的事物。
实体间联系:一对一、一对多、多对多。
基本层次联系:指两个记录以及它们之间一对多(包括一对一)的联系。
关系模型要求关系必须是规范化的。
模式:是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。
只涉及“型”,不涉及值。
实例:模式的一个具体值。
模式是相对稳定的、实例是相对变动的。
三级模式结构:模式,也称为逻辑模式外模式,也称为子模式或用户模式。
内模式:也曾内存储模式。
一个数据库中只能有一个内模式。
两种映像:外模式/模式映像、模式/内模式映像。
第二章关系数据库数据模型一般来说是由三个部分组成:数据结构数据操作数据约束域:一组具有相同数据类型的值的集合。
一个域允许不同取值的个数称为这个域的基数。
候选码:某一个属性组的值能唯一标识一个元组,而其子集不能,成该属性组为候选码。
《控制科学与工程》专业同等学力加试考试大纲一、考试形式笔试。
二、考试科目《数据库基础》三、试卷满分及考试时间试卷满分100分,考试时间1.5小时。
四、试题题型结构名词解释题,简答题,综合题等。
五、主要参考书《数据库系统概论》,王珊、萨师煊编著,高等教育出版社,第五版。
六、试卷考查内容比例1.数据库绪论(8%)2.关系数据库(4%)3.关系数据库标准语言SQL(30%)4.数据安全性与完整性(2%)5.关系数据理论(14%)6.数据库设计与编程(30%)7.关系系统及其查询优化(8%)8.数据库恢复技术与并发控制技术(4%)七、课程考试内容及要求第一章数据库绪论考核要求:1、了解数据库系统的特点;2、掌握数据模型的基本概念;3、重点掌握数据库系统结构和组成;4、了解数据库技术的主要研究领域。
第二章关系数据库考核要求:1、了解关系模型的基本概念;2、重点掌握关系代数;3、重点掌握关系演算;4、重点掌握查询优化。
第三章关系数据库标准语言SQL考核要求:1、了解SQL的数据定义;2、重点掌握SQL的数据查询;3、重点掌握SQL的数据更新。
第四章数据库安全性考核要求:1、了解计算机系统安全性;2、掌握数据库安全性控制。
第五章数据库完整性考核要求:1、了解完整性约束条件;2、了解完整性控制。
第六章关系数据理论考核要求:1、掌握函数依赖;2、掌握范式的分解与应用。
第七章数据库设计考核要求:1、了解数据库设计的基本步骤;2、掌握数据库设计内容、设计描述、设计方法等;3、掌握E-R图向关系模型的转换。
第八章数据库编程考核要求:掌握嵌入式SQL的基本概念及简单应用,了解其应用;掌握存储过程的基本概念及简单应用,了解其应用;掌握ODBC的基本概念及原理、其编程基本方法和技巧,了解其应用。
第九章关系查询处理及其查询优化考核要求:1、了解关系系统的分类;2、重点掌握关系系统的查询优化;3、掌握查询的语法树以及优化后的语法树。
数据库系统原理福州大学计算机系郭红G u o h o n g @f z u .e d u .c n第10-11章习题课第三篇系统篇*第九章关系查询处理和查询优化第十章数据库恢复技术第十一章并发控制*第十二章数据库管理系统查询处理步骤查询优化是查询处理的核心,只在具有非过程性查询语言的D B M S 才具有此功能。
在这样系统中,用户使用数据库语言定义查询要求,而无需要说明怎样去查询,因此查询优化是完全必要而且非常重要的。
查询优化包括:1、代数优化——关系代数表达式优化改变表达式中操作的次序和组合,提高查询效率2、物理优化——存取路径和低层操作算法的选择。
选择的依据可以是基于规则,代价或语义。
关系查询处理与查询优化关系代数表达式优化的一般准则典型的启发式规则:1、选择运算应尽可能先做。
2、同时执行相同关系上的多个选择与投影操作,以免多次扫描关系。
3、把投影同其前或后的双目运算结合起来,以免多次扫描关系。
关系代数表达式优化的一般准则n4、某些选择运算+在其前面执行的笛卡尔积===>等值连接运算例:бS t u d e n t.S n o=S C.S n o(S t u d e n t×S C)S t u d e n t∞S CS t u d e n t.S n o=S C.S n on5、提取公共子表达式关系代数表达式的内部表示查询的内部表示形式——查询树∏A(σp=‘IS’AND N=‘User’((R1×R2) ×R3))×∏AσP=‘IS’AND N=‘User’×R3R2R1优化的关系代数表达式∏C,CN ((∏SC.C#(∏S#(σSD=’IS’(S))∞S.S#=SC.S#∏S#.C#(SC))∞SC.C#=C.C#∏C#,CN (C))∏∞SC.C#=C.C#∏SC.C# ∏C.C#,∞S.S#=SC.S# C∏S.S# ∏SC.S#, SC.C#σSD=’IS’SCD B M S 的数据控制功能数据库系统中的数据是由D B M S 统一管理和控制的。
第一章:1、数据库的概念:P4数据库系统的概念: P59、数据模型的三个要素:数据结构,数据操作,完整性约束。
13、码:唯一标识实体的属性集。
16、模式:P29外模式:P29内模式:P2917、物理独立性:当数据库的存储结构改变时,对模式/内模式映象作相应改变,可以使模式保持不变,从而应用程序也不必改变,保证了数据与程序的物理独立性。
逻辑独立性:当数据库的模式改变时,对外模式/模式的映象作相应改变,可以使外模式保持不变,从而应用程序也不必改变,保证了数据与程序的逻辑独立性。
18、数据库系统的构成:数据库系统通常由数据库,数据库管理系统(及开发工具)、应用系统和数据库管理员构成。
第二章:1、关系模型的三个组成部分:关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束。
2、关系数据语言的分类:关系代数语言,关系演算语言,具有关系代数和关系演算双重特点的语言3、候选码:关系中能唯一标识一个元组的属性组。
主码:若候选码有多个,则选其中一个作为主码。
外码:关系模式R中属性或属性组X并非R的码,但X是另一个关系模式的码,则称X是R的外码。
(或者参照课本P50,定义2.5)5、答:实体完整性是指在基本表中,主属性不能取空值且取值唯一。
参照完整性是指在基本表中,外码可以是空值或者另一个关系主码的有效值。
6、(1)πSno(σJno=’J1’(SPJ))(2) πSno(σJno=’J1’∧ Pno=’P1’(SPJ))(3) πSno(σJno=’J1’∧ Color=’红’(SPJ∞P))(4)πJno(J)—πJno (σCity=’天津’∧ Color=’红’(S∞SPJ∞P)) (5)πJno,Pno(SPJ)÷πPno(σSno=’S1’(SPJ))第三章:4、建立S表Create table S(SNO CHAR(10) PRIMARY KEY,SNAME CHAR(10),STATUS CHAR(2),CITY CHAR(10));5、(1)select sname,cityFrom S;(2)select pname,color,weightFrom p;(3) select JnoFrom SPJWhere SNO=’S1’;(4)select p.pname,spj.qtyFrom p,spjWhere p.pno=spj.pno and spj.jno=’j2’;(5) select distinct pnoFrom spj,sWhere spj.sno=s.sno and city=’上海’;(6) select jnameFrom j,spj,sWhere j.jno=spj.jno and spj.sno=s.sno and s.city=’上海’;(7) select jnoFrom jWhere jno not in(select spj.jnoFrom spj,sWhere spj.sno=s.sno and s.city=’天津’);或者:select jnoFrom jWhere not exists(select spj.jnoFrom spj,sWhere spj.jno=j.jno and spj.sno=s.sno and s.city=’天津’);(8) update pSet color=’蓝’Where color=’红’;(9) update spjSet sno=’s3’Where sno=’s5’ and jno=’j4’ and pno=’p6’;(10) deleteFrom spjWhere sno=’s2’;deleteFrom sWhere sno=’s2’;(11)insert into spjValues(‘s2’,’j6’,’p4’,200)8、不是所有的视图都可以更新。
大学《数据库原理》课程教学大纲及课程重点、难点一、基本信息课程代码:学分:3总学时:48(其中实验9学时)适用对象:本科计算机、网络、软件工程、通讯等相关专业先修课程:数据结构二、课程性质、教学目的和要求(一)课程性质和目的数据库原理是计算机专业的一门专业必修课,面向高年级学生开设,本大纲以一学期51课时讲授。
本课程的目的是向学生介绍数据库的基本概念和原理,掌握常用数据库系统的使用,使学生能够使用数据库技术进行数据库设计和系统开发。
(二)教学方法与手段以课堂理论教学为主,上机实践为辅,配合多媒体教学。
在教学过程中注重能力的培养,以实际应用为例,提高理论教学的生动性,提高学生的动手能力。
(三)教学安排学时安排:16周X3学时二48学时,其中课堂教学13周X3学时=39学时,上机实验3周X3学时=9学时。
课堂讲授数据库的基本概念、基本理论和工作原理,上机实验练习理论的实现和一个典型的关系数据库系统。
课堂教学:第一章绪论(3学时)第二章关系数据库(6学时)第三章关系数据库标准语言SQL(6学时)第四章(数据库安全性)和第五章(数据库完整性)(3学时)第六章关系数据理论(6学时)第七章数据库设计(6学时)第八章数据库编程和第九章关系查询与优化(3学时)第十章数据库恢复技术(3学时)第十一章并发控制(3学时)上机实验:实验1(3课时):E-R模式设计和数据库设计与实现。
掌握数据库系统和DBMS的组成,练习SQLServer的配置和使用,E-R模式设计,设计并实现一个具体的数据库。
实验2(3课时):数据库的范式设计和数据库的数据操纵的设计与实现。
利用E-R模式设计,进行关系模式设计和模式规范化过程的练习,设计并实现数据库的查询、添加、修改、删除、更新以及视图的设计与实现。
实验3(3课时):数据库系统的安全性和、完整性和整体设计。
数据库系统的安全性和完整性的设计与实现;数据库系统的整体设计。
实验4(3课时):简单关系数据库系统的设计与实现。
数据库系统概念原书第7版数据库系统是现代计算机科学和信息技术领域中的重要研究方向,它对于数据管理和数据处理具有举足轻重的意义。
本篇文章将围绕《数据库系统概念》第7版这本原书展开讨论,介绍数据库系统的基本概念和原理。
第一章:绪论数据库系统是通过计算机程序组织、存储和管理数据的系统。
它的核心目标是提供高效、可靠和安全的数据管理服务。
通过对数据的集中管理和共享,数据库系统可以提高数据存储和查询的效率,有效管理大量的数据。
第二章:关系模型关系模型是数据库系统中最重要的数据模型之一,它使用关系来表示数据之间的联系。
关系模型通过表格的形式来组织数据,表格中的每一行代表一个实体,每一列代表一个属性。
关系模型能够提供灵活的数据查询和数据操作能力。
第三章:SQL语言结构化查询语言(SQL)是数据库系统中用于查询和操作数据库的标准语言。
SQL语言具有简洁、易学和强大的特点,能够帮助用户快速实现数据存储和查询操作。
本章内容将介绍SQL语言的基本语法和常用查询操作。
第四章:关系数据库设计关系数据库设计是数据库系统中一个关键的环节,它涉及到数据库的结构设计和数据模型设计。
合理的数据库设计可以提高数据存储和查询的效率,减少数据冗余和数据不一致的问题。
本章内容将介绍关系数据库设计的基本原理和方法。
第五章:高级关系数据库设计高级关系数据库设计是在关系数据库设计的基础上进一步优化和完善数据库的设计。
它包括了主键和外键的设计、索引的设计以及数据库规范化等内容。
通过高级关系数据库设计,可以提高数据库的性能和可靠性。
第六章:数据仓库与数据挖掘数据仓库和数据挖掘是数据库系统中的重要技术,用于从大量的数据中挖掘有价值的信息。
数据仓库是一个面向主题的、集成的和稳定的数据集合,数据挖掘是从数据仓库中发现隐藏在数据中的模式和规律。
本章内容将介绍数据仓库和数据挖掘的基本概念和方法。
第七章:NoSQL数据库NoSQL数据库是一种非关系型的数据库系统,它能够有效地处理大规模和高速增长的数据。