下载文档原格式
国开学习网电大数据库应用技术第11章测验答案以下是对国开研究网电大数据库应用技术第11章测验的答案：1. 数据库事务具有ACID特性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
3. 数据库的并发控制机制包括两阶段封锁（Two-Phase Locking）、时间戳（Timestamp）和多版本并发控制（MVCC）。
4. 数据库索引是一种用于加快数据访问速度的数据结构。
常见的索引类型有B树索引、哈希索引和位图索引。
5. 在数据库设计中，关系模型用于描述数据之间的关联关系。
关系模型包括实体（Entity）、属性（Attribute）和关系（Relationship）。
6. SQL（Structured Query Language）是一种用于管理关系型数据库的编程语言。
SQL可以用于创建、查询和操作数据库中的数据。
7. 数据库触发器（Trigger）是一种在特定事件发生时自动执行的程序。
触发器可以用于实现数据的自动更新和完整性约束。
8. 数据库备份是一种用于保护数据免受数据丢失的措施。
常见的数据库备份方式包括完全备份、增量备份和差异备份。
9. 数据库性能优化是一种通过优化数据库结构和查询语句，提高数据库查询性能和响应速度的方法。
常见的优化手段包括索引优化和查询优化。
10. 数据库安全性是指保护数据库免受非法访问和数据泄露的一种措施。
常见的数据库安全措施包括访问控制、加密和审计。
以上就是对国开研究网电大数据库应用技术第11章测验的答案。
如有其他问题，请随时咨询。
数据库事务的隔离级别与并发控制在数据库管理系统中，事务的隔离级别和并发控制是确保数据完整性和一致性的重要手段。
隔离级别定义了事务之间的可见性，而并发控制则管理并发执行事务的方式。
本文将详细介绍数据库事务的隔离级别和并发控制。
一、事务的隔离级别1. 未提交读（Read Uncommitted）未提交读是最低的隔离级别，事务对其他事务所做的修改可以立即可见。
这会导致脏读（Dirty Read）问题，即读取到了尚未提交的数据，容易造成数据不一致。
2. 提交读（Read Committed）提交读是较低的隔离级别，事务只能读取已经提交的数据。
这避免了脏读，但可能会导致不可重复读（Non-Repeatable Read）问题，即在同一个事务中，两次读取同一个数据的结果不一致。
3. 可重复读（Repeatable Read）可重复读是较高的隔离级别，事务在执行期间多次读取同一个数据得到的结果是一致的。
这避免了脏读和不可重复读，但可能会导致幻读（Phantom Read）问题，即在同一个事务中多次执行相同的查询，结果集却发生了变化。
4. 串行化（Serializable）串行化是最高的隔离级别，事务串行执行，保证了数据的完全一致性。
但这会导致并发性能降低，因为每次只有一个事务能够同时执行。
二、并发控制的方法1. 锁机制锁机制是最基本的并发控制方法之一，通过给数据或资源加锁来实现对并发访问的控制。
常见的锁类型有共享锁和排它锁，共享锁允许多个事务并发读取数据，而排它锁则只允许一个事务独占访问数据。
2. 并发控制算法并发控制算法包括多版本并发控制（MVCC）、时间戳排序和两段锁协议等。
这些算法通过在数据中维护版本信息、时间戳或锁状态来实现事务的并发控制。
不同的算法适用于不同的场景，具体的选择需要根据实际需求和性能考虑。
3. 乐观并发控制乐观并发控制是一种无锁的并发控制方法，通过版本号或时间戳等机制来检测并发冲突并解决。
简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法数据库的并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，确保数据的一致性和完整性。
并发控制的主要目标是在保证数据库事务的正确执行的同时，提高数据库系统的并发性能。
并发控制的概念：并发控制是指对同一资源的访问是受到一定的控制，以确保数据库的一致性和完整性。
在数据库系统中，多个用户可以同时执行事务，而这些事务可能会对数据库中的数据进行读取和修改操作。
并发控制机制必须保证多个事务对数据库的并发执行不会导致数据的不一致性和冲突。
并发控制的主要方法：1.锁定机制：锁定是指在事务执行期间，对被访问的数据进行加锁，以防止其他事务对该数据进行修改。
锁定机制可以分为共享锁（用于读操作）和排他锁（用于写操作）。
当事务需要对一些数据项进行读取或修改时，需要先获取相应的锁。
如果资源已经被其他事务锁定，则当前事务需要等待资源释放后才能继续执行。
2.时间戳机制：时间戳是给每个事务分配的一个唯一的标识，用来标记事务的开始时间或提交时间。
事务执行期间，每个事务所访问的数据都会被标记上时间戳，以记录事务对数据的读取和修改操作。
在并发执行时，系统可以根据时间戳的顺序来判断事务的串行执行顺序，从而避免冲突和不一致性。
3.多版本并发控制（MVCC）：MVCC是在每个数据项上维护多个版本的数据，每个事务执行时，可以根据事务的时间戳或版本号来读取对应的数据版本。
MVCC对读取操作不加锁，只对写操作加锁，从而提高了并发性能。
当一个事务需要修改一些数据时，会生成新的数据版本，并将新版本的指针指向旧版本，这样其他事务可以继续读取旧版本的数据，不会被阻塞。
4.乐观并发控制：乐观并发控制假设在事务提交时不会发生冲突，因此不对数据进行加锁。
当事务提交时，系统会检查该事务对数据修改时是否发生冲突。
如果没有冲突，该事务的修改操作会被接受，否则会被回滚，重新执行。
除了以上主要的并发控制方法，还有一些辅助的并发控制技术，如死锁检测和恢复、并发控制粒度的调整、多级锁技术等。
数据库中的并发控制技术研究随着互联网的快速发展和大规模数据的日益涌现，数据库管理系统成为了现代信息系统的核心组成部分。
在这些系统中，多用户同时访问和操作数据库的需求变得越来越迫切，而这就引发了并发控制的问题。
并发控制是数据库管理系统中的一个关键概念，它确保多个并发执行的事务可以正确地访问和修改数据，同时保持数据的一致性和完整性。
在数据库中，事务是指一系列要么全部成功要么全部失败的数据库操作。
并发是指多个事务在同一时间段内同时执行。
当多个事务并发执行时，可能会引发以下问题：1. 丢失修改：当两个事务同时对同一数据项进行修改时，可能会导致其中一个事务的修改被另一个事务覆盖。
2. 脏读：一个事务读取到另一个事务修改但未提交的数据，这种读取被称为脏读，因为最终这个修改可能会回滚，导致读取到的数据变得无效。
3. 不可重复读：一个事务多次读取同一数据项，但在事务执行过程中，另一个事务对数据项进行了修改，导致两次读取到的数据不一致。
为了解决这些问题，数据库管理系统提供了多种并发控制技术，下面将介绍其中的几种。
1. 锁技术锁技术是一种最基本和常见的并发控制技术。
通过在数据项上设置锁，可以保证同一时间只有一个事务能够对该数据项进行修改。
当一个事务想要对某个数据项进行操作时，它必须先获取锁，如果这个数据项已被其他事务锁定，则需要等待。
2. 串行化调度串行化调度是最简单和最保守的并发控制技术，它确保所有事务按照一个确定的顺序执行，这样就避免了并发操作导致的问题。
然而，串行化调度的缺点是存在性能问题，因为每个事务必须等待前一个事务完成后才能执行。
3. 时间戳技术时间戳技术是一种基于时间戳的并发控制技术。
每个事务都被分配一个唯一的时间戳，在事务执行过程中，数据库管理系统会根据时间戳来确定事务的执行顺序。
如果一个事务的时间戳早于另一个事务的时间戳，则该事务先执行，否则等待。
时间戳技术能够提高并发性能，但可能会导致一些事务的回滚和重试。
２００７，４３（３４）１引言为了使得多个事务能够在一个共享数据库中并发操作，需要通过并发控制协议协调这些行为，其目标是确保数据库系统的一致性，同时允许事务中存在最大可能的并发。
在实时数据库应用环境中，事务的执行是在严格的时间限制条件进行的，最大的并发数或者吞吐量不再作为性能的重要衡量尺度，而把在截止期到达之前完成的事务数量作为决定性的性能尺度［１］。
传统的并发控制协议一般分为两种：乐观的并发控制（ＯＣＣ）和悲观的并发控制（ＰＣＣ）［２］。
ＰＣＣ算法通常采用堡垒式的封锁机制，只要可能导致将来数据非一致性的冲突出现时，它将暂时中止并发事务的执行直到冲突解除。
相反，ＯＣＣ算法在可疑的非一致性冲突出现时，冒着被重启的风险允许冲突事务继续执行，直到事务提交时才进行一致性检查并重启哪些导致数据非一致性的事务。
目前对实时数据库事务的并发控制主要基于ＯＣＣ方法，ＯＣＣ方法的变种算法ＯＣＣ－ＢＣ弥补了其部分不足［３］。
当一个事务提交时，它通知所有当前执行的和它存在冲突的事务关于它的提交，所有这些冲突事务立即被重启。
此广播提交方法比ＯＣＣ方法能更早查出冲突，做到了更早的重启，因而提高了事务满足其时间限制的可能性。
但是这种方法没有考虑实时事务的紧迫程度，一个事务的提交可能导致更紧迫的事务被重启。
ＯＣＣ－ＢＣ的改进算法ＨＰＡ（ＨｉｇｈＰｒｉｏｒｉｔｙＡｂｏｒｔ）根据事务的优基于截止期的可推测实时数据库事务并发控制胡侃，刘云生ＨＵＫａｎ，ＬＩＵＹｕｎ－ｓｈｅｎｇ华中科技大学计算机学院，武汉４３００７４ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，ＣｈｉｎａＥ－ｍａｉｌ：ｈｕｋａｎ１２２７＠１６３．ｃｏｍＨＵＫａｎ，ＬＩＵＹｕｎ－ｓｈｅｎｇ．Ｄｅａｄｌｉｎｅ－ｂａｓｅｄｓｐｅｃｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｒｅａｌ－ｔｉｍｅｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００７，４３（３４）：３－６．Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｕｃｃｅｓｓｆｕｌｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎｂｅｆｏｒｅｄｅａｄｌｉｎｅｉｓｔｈｅｋｅｙｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＲｅａｌ－ＴｉｍｅＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓ－ｔｅｍｓ（ＲＴＤＢＭＳ），ｗｈｉｌｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＤＢＭＳｆｏｃｕｓｅｓｍａｉｎｏｎｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｇｏａｌｏｆｈｉｇｈｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｔｗｏ－ＰｈｒａｓｅＳｐｅｃ－ｕｌａｔｉｖｅＣｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅａｄｌｉｎｅ（ＰＳＣＣ）ｉｓｔｈｅｒｅｆｏｒｅａｄｄｒｅｓｓｅｄｔｏｒａｉｓｅｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎｆｏｒｒｅａｌ－ｔｉｍｅｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｕｎｄｅｒｓｔｒｉｎｇｅｎｔｔｉｍｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｂｙａｃｈｉｅｖｉｎｇａｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｓｔｉｃｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅＰＳＣＣｃａｎｓｐｅｃｕｌａｔｅｏｎｔｈｅｓｕｓｐｉｃｉｏｕｓｃｏｎｆｌｉｃｔｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒｄｅａｄｌｉｎｅ，ｒｅｓｔａｒｔｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｍｏｒｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｔｏｉｍｐｅｒｉｌｔｈｅＤＢｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｗｈｉｌｅａｌｌｏｗｉｎｇｔｈｏｓｅｔｏｅｘｅｃｕｔｅｃｏｎｔｉｎｕａｌｌｙｗｉｔｈｌｅｓｓｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ａｔｔｈｅｖｅｒｉｆｉ－ｃａｔｉｏｎｐｈｒａｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅＤＢｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙａｓｔｈｅＯＣＣ－ＢＣｄｏｅｓ，ｂｕｔｔｈｏｓｅｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｖｉｏｌａｔｉｎｇｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｒｕｌｅｗｉｌｌｂｅｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙｂｌｏｃｋｅｄａｎｄａｐｒｉｏｒｉｔｙｅｓｃａｌａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｒｅｓｔａｒｔｉｎｇｏｆｂｌｏｃｋｅｄｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆＰＳＣＣａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｙｕｓ－ｉｎｇＰＳＣＣａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｔｈｅｍｉｓｓｉｎｇｒａｔｅａｎｄｒｅｓｔａｒｔｉｎｇｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｔｈａｎｕｓｉｎｇＯＣＣ－ＢＣａｎｄＨＰＡ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄａｔａｂａｓｅｓｙｓｔｅｍｓ；ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｐｅｃｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｒｉｏｒｉｔｙｅｓｃａｌａｔｉｏｎ摘要：在实时数据库应用环境中，最大的并发数或者吞吐量不再作为性能的重要衡量尺度，而把在截止期之前完成的事务数量作为决定性的性能指标。
因此，综合乐观并发控制（ＯＣＣ）和悲观并发控制（ＰＣＣ）的方法，提出了基于截止期的两阶段可推测并发控制技术（ＰＳＣＣ）以提高事务满足时间限制的可能性。
首先，基于事务的截止期对潜在的可能带来数据不一致性的威胁进行推测，尽早地重启那些变为现实的威胁可能性较大的冲突事务，允许变为现实可能性较小的冲突事务继续执行。
其次，在校验阶段采用广播式的提交技术控制未违背提交一致性的事务的提交，保证了数据库一致性，同时暂时阻塞违背提交一致性的事务并利用优先级升级技术减少被阻塞事务的不必要的重启。
最后，给出了ＰＳＣＣ的行为规则及算法描述。
性能测试结果分析表明，ＰＳＣＣ比ＯＣＣ－ＢＣ和ＨＰＡ有更低的失败率的重启率。
关键词：实时数据库；并发控制；可推测并发控制；优先级升级文章编号：１００２－８３３１（２００７）３４－０００３－０４文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ３１１．１３基金项目：国家自然科学基金（ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ．６００７３０４５）；博士点基金；国家部委基金资助项目。
作者简介：胡侃，男，博士生，主要研究多元实时数据集成、移动数据管理及实时数据库；刘云生，男，教授，博士生导师，主要研究方向为现代（实时、主动、内存、移动等非传统）数据库理论与技术及其集成实现、数据库与信息系统开发、实时数据工程、软件方法学与工程技术。
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用３２００７，４３（３４）ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用先级能够更早地重启那些低优先级事务［４］，但它一旦发现冲突即重启低优先级事务的简单方法使得那些在提交阶段没有产生物理的数据非一致性的威胁的事务被重启，降低了满足时间限制的可能性，并且该方法通常基于静态优先级没有考虑进程调度对事务优先级的动态影响，或者简单的将事务优先级与进程优先级１∶１的绑定，没有考虑事务与进程的Ｎ∶Ｍ关系，从而使得进程管理器与事务并发管理器紧密耦合，增加了系统的复杂性。
文献［５］考虑了实时事务的紧迫性，提出了基于优先级传递的实时嵌套事务的并发控制，但它是基于ＰＣＣ方法封锁了不同的并发嵌套事务，只对同一个嵌套事务内部不同的子事务间考虑了优先级继承。
最近，提出了一种ＳＣＣ算法［６］，当发现冲突时允许事务继续执行，同时利用冗余备份数据库启动多个镜像事务以确保可串行化的执行。
这种方法要求有足够的计算资源和冗余数据可用，因为一个冲突事务将引起系统中多个在冗余数据上运行的镜像事务执行，在一定的计算资源限制下并发事务数的增加往往导致实时响应性能的降低。
由于ＯＣＣ方法处理热点数据时往往导致大量的事务被中止而重启［２］，从而使得实时事务因超时而失败。
本文提出一种基于实时事务截止期进行推测的并发控制协议（ＰＳＣＣ），它综合利用了ＰＣＣ、ＯＣＣ－ＢＣ及ＨＰＡ方法。
每个事务具有一个动态增长的与进程优先级相分离的优先级，它的增长速率与对应进程的调度执行速度相关，并发控制器采用和ＨＰＡ类似的方法，尽可能早地查出那些潜在的有害冲突，当发现冲突时，根据冲突事务之间当前的动态优先级，遵循高优先级的事务优先提交的原则，中止并重启那些按照目前推测在提交阶段因违背提交原则将被重启的事务，同时也采纳了ＯＣＣ－ＢＣ方法，允许那些暂不违背提交原则的事务继续执行以减少事务的重启概率。
在提交阶段再进行优先级一致性检查和数据一致性检查，对于那些违背优先级提交原则的事务，采用与ＰＣＣ类似的方法暂时阻塞该事务的提交直到满足提交条件为止，并使用了优先级自动升级的方法减少被阻塞事务的重启；对于那些不违背优先级提交原则的事务允许提交并采用与ＰＣＣ－ＢＣ类似的方法广播重启那些将带来数据非一致性的事务。
实验测试表明，对于处理热点数据的并发实时事务，采用ＰＳＣＣ方法，超截止期的事务数要低于采用ＯＣＣ－ＢＣ和ＨＰＡ方法。
２实时数据库事务的并发控制传统的ＯＣＣ方法对于实时事务的一个缺点是：事务在执行过程中产生的冲突只有到了此事务的校验阶段才能被查出，但是在此时对许多事务来说可能已经太迟了，不得不重启的事务特别是那些紧迫事务将会因超截止期而失败，这对事务的时间限制条件会造成一个负面的影响。
基于锁的两阶段ＰＣＣ方法不会出现这种情况，但是它的悲观的防御式的中止所有可疑的冲突事务的执行不利于满足时间限制。
ＯＣＣ－ＢＣ方法比ＯＣＣ方法能更早地查出冲突，做到了更早地重启。
但是这些方法本质上是以数据一致性作为唯一的冲突检查条件，没有考虑实时事务的时间紧迫性。
ＨＰＡ方法将冲突处理与时间限制相联系，但它采用简单的将事务优先级与进程优先级绑定，由高优先级事务重启低优先级事务的冲突处理方法增加了重启概率。
例如，假设两个事务Ｔ１和Ｔ２，Ｔ２在Ｔ１对客体Ｘ修改之后对Ｘ进行读操作。
采用基本的ＯＣＣ方法就意味着Ｔ２在其校验阶段（时刻ｔ７）要被重启，因为它和已提交事务Ｔ１在客体Ｘ上存在着数据不一致性冲突，如图１所示。
而ＯＣＣ－ＢＣ方法在Ｔ１提交时（时刻ｔ５）即重启威胁到数据一致性的事务Ｔ２，避免了事务Ｔ２在后面校验阶段不必要的等待，如图２所示。
ＨＰＡ方法将事务优先级与进程优先级简单的绑定，在冲突发现时（时刻ｔ４）即重启低优先级的事务。
但是若Ｔ２在Ｔ１之前提交，由于Ｔ１和Ｔ２都是在自己的私有数据拷贝进行操作，Ｔ１只有到提交时才能用它的写操作代替数据库中的目标，因此Ｔ２读到的数据是数据库中原来的一致数据，可以正常提交而不必在冲突时被重启。
