數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用第7章課后習(xí)題答案

1、習(xí)題71、 試述事務(wù)的概念及事務(wù)的四個特性。事務(wù)(Transaction)是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作是一個完整的工作單元，一個事務(wù)內(nèi)的所有語句被作為一個整體，這些操作要么全做，要么全不做。事務(wù)是數(shù)據(jù)庫環(huán)境的中的邏輯單元，相當(dāng)于操作系統(tǒng)中的進(jìn)程。為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，一個事務(wù)具有四個特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）和持續(xù)性（Durability ）。這四個特性簡稱ACID特性。2、 試述事務(wù)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換。3、 在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制？并發(fā)控制能保證事務(wù)的哪些特性？數(shù)據(jù)庫的一個明顯的特點(diǎn)是多個用戶共享數(shù)據(jù)庫

2、資源，尤其是多用戶可以同時存取相同的數(shù)據(jù)。在這樣的系統(tǒng)中，在同一時刻并發(fā)運(yùn)行的事務(wù)數(shù)可達(dá)數(shù)百個。若對事務(wù)的并發(fā)操作不加以控制，就會造成數(shù)據(jù)存、取的錯誤，破壞了數(shù)據(jù)的一致性和完整性。并發(fā)控制可以防止數(shù)據(jù)不一致性出現(xiàn)。4、 并發(fā)操作可能會產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致？用什么方法可以避免不一致性的情況？并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性分為四種情況：丟失數(shù)修改、讀“臟”數(shù)據(jù)、不可重復(fù)讀和產(chǎn)生“幽靈”數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，進(jìn)行并發(fā)控制的主要技術(shù)有封鎖(Locking)、時間戳(Timestamp)和樂觀控制法。商用的DBMS一般都采用封鎖方法 。5、 什么是封鎖？基本的封鎖類型有哪些？試述它們的含義。封鎖機(jī)制，即加鎖

3、（Locking），是一種并發(fā)控制機(jī)制，是用來調(diào)整對共享目標(biāo)的并行存取的技術(shù)。事務(wù)通過向封鎖管理程序的系統(tǒng)組成部分發(fā)出請求而對事務(wù)加鎖。基本封鎖類型有兩種：共享鎖（Share Locks，簡記為S鎖或讀鎖）和排它鎖（Exclusive Locks，簡記為X鎖或?qū)戞i）。6、 如何用封鎖機(jī)制保證數(shù)據(jù)的一致性？在運(yùn)用X鎖和S鎖對數(shù)據(jù)對象加鎖時，還需要約定一些規(guī)則，這些規(guī)則為封鎖協(xié)議或加鎖協(xié)議（Locking Protocol）。對封鎖方式加不同的規(guī)則，就形成了各種不同級別的封鎖協(xié)議。不同級別的封鎖協(xié)議所能達(dá)到的一致性級別是不同的。7、 什么樣的并發(fā)調(diào)度是正確的調(diào)度？可串行性(Serializabil

4、ity)是并發(fā)事務(wù)正確調(diào)度的準(zhǔn)則。按照這個準(zhǔn)則規(guī)定，一個給定的并發(fā)調(diào)度，當(dāng)且僅當(dāng)它是可串行化的，才認(rèn)為是正確調(diào)度 。8、 理解并解釋下列術(shù)語的含義：封鎖、活鎖、死鎖、排他鎖、共享鎖、可串行化的調(diào)度、兩段鎖協(xié)議。1）加鎖就是事務(wù)T在對某個數(shù)據(jù)對象（例如表、記錄等）操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，封鎖其要使用的數(shù)據(jù)。加鎖后事務(wù)T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。2）活鎖：如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2又請求封鎖R，于是T2等待。T3也請求封鎖R，當(dāng)T1釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準(zhǔn)了T3的請求，T2仍然等待。然后T4又請求封鎖R，當(dāng)T3釋放了R上

5、的封鎖之后系統(tǒng)又批準(zhǔn)了T4的請求，T2有可能永遠(yuǎn)等待，這就是活鎖。3）死鎖：如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R1，T2封鎖了數(shù)據(jù)R2，然后T1又請求封鎖R2，因T2已封鎖了R2，于是T1等待T2釋放R2上的鎖，接著T2又申請封鎖R1，因T1已封鎖了R1，T2也只能等待T1釋放R1上的鎖。這樣T1在等待T2，而T2又在等待T1，T1和T2兩個事務(wù)永遠(yuǎn)不能結(jié)束，形成死鎖。4）共享鎖： 若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A，但不能修改A。其它事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證其他事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改 。5）排他鎖：若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象

6、A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，但不允許其它事務(wù)再對A加任何類型的鎖和進(jìn)行任何操作，直到T釋放A上的鎖。這就保證其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A 。6）多個事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行這些事務(wù)時的結(jié)果相同，稱這種調(diào)度策略為可串行化(Serializable)調(diào)度。7）所謂兩段鎖協(xié)議是指所有事務(wù)必須分兩個階段對數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。具體內(nèi)容如下：在對任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作之前，事務(wù)首先要獲得對該數(shù)據(jù)的封鎖； 在釋放一個封鎖之后，事務(wù)不再申請和獲得任何其他封鎖。9、 數(shù)據(jù)庫中為什么要有恢復(fù)子系統(tǒng)？它的功能是什么？系統(tǒng)故障會丟失這些事務(wù)對數(shù)據(jù)的修改，使數(shù)

7、據(jù)庫處于不一致狀態(tài)。恢復(fù)子系統(tǒng)在系統(tǒng)重啟時，撤銷所有未完成的事務(wù)，并重做已經(jīng)提交的事務(wù)， 以保證將數(shù)據(jù)庫真正恢復(fù)到一致狀態(tài)。10、 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的故障有幾類？哪些故障影響事務(wù)的正常執(zhí)行？哪些 故障破壞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)？1） 事務(wù)內(nèi)部的故障事務(wù)內(nèi)部的故障有的是可以通過事務(wù)程序本身發(fā)現(xiàn)的，有的是非預(yù)期的，不能由事務(wù)程序處理的。事務(wù)故障意味著事務(wù)沒有達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)，因此，數(shù)據(jù)庫可能處于不正確的狀態(tài)?；謴?fù)程序要在不影響其他事務(wù)運(yùn)行的情況下，強(qiáng)行回滾該事務(wù)，即撤銷該事務(wù)已經(jīng)作出的任何對數(shù)據(jù)庫的修改，使得該事務(wù)好像根本沒有啟動一樣。這類恢復(fù)操作稱為事務(wù)撤銷（UNDO）。2）系統(tǒng)故障系統(tǒng)故障又稱為軟故

8、障，是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，要使得系統(tǒng)重新啟動的故障。例如，硬件錯誤（如CPU故障）、操作系統(tǒng)故障、DBMS代碼錯誤、系統(tǒng)斷電等都是系統(tǒng)故障。這樣的故障會影響正在運(yùn)行的所有事務(wù)，但不破壞數(shù)據(jù)庫。3）其他故障介質(zhì)故障或由計(jì)算機(jī)病毒引起的故障或破壞可歸為其他故障。介質(zhì)故障常稱為硬故障，指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞等。這類故障會對數(shù)據(jù)庫造成破壞，并影響正在操作數(shù)據(jù)庫的所有事務(wù)。這類故障發(fā)生的可能性小得多，但破壞性最大。各種故障對數(shù)據(jù)庫的影響有兩種可能性：一是數(shù)據(jù)庫本身被破壞；二是數(shù)據(jù)庫沒有被破壞，但數(shù)據(jù)可能不正確，這是由于事務(wù)的運(yùn)行被非正常終止造成的。11、 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)有哪些？1）利用備份技術(shù)

9、2）利用事務(wù)日志3）利用鏡像技術(shù)12、 什么是數(shù)據(jù)庫的備份？數(shù)據(jù)備份是指定期或不定期地對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，可以將數(shù)據(jù)復(fù)制到本地機(jī)器上，也可以復(fù)制到其他機(jī)器上，也稱為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲。13、 什么是日志文件？為什么要設(shè)日志文件？日志文件(log)是用來記錄事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新操作的文件。具體的作用是：a)事務(wù)故障恢復(fù)和系統(tǒng)故障恢復(fù)必須用日志文件。b)在動態(tài)備份方式中必須建立日志文件，后備副本和日志文件結(jié)合起來才能有效地恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。14、 登記日志文件時為什么必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫？如果先寫了數(shù)據(jù)庫修改，而在日志文件中沒有登記下這個修改，則以后就無法恢復(fù)這個修改了。如果先寫日志，但沒有修改數(shù)據(jù)庫，按日志文件恢復(fù)時只不過是多執(zhí)行一次不必要的UNDO操作，并不會影響數(shù)據(jù)庫的正確性。所以為了安全，一定要先寫日志文件，即首先把日志記錄寫到日志文件中，然后寫數(shù)據(jù)庫的修改，這就是“先寫日志文件”的原則。15、 什么是數(shù)據(jù)庫鏡像？它有什么用途？所謂鏡像就是在不同的設(shè)備上同時存有兩份數(shù)據(jù)庫，把一個設(shè)備稱為主設(shè)備，另一個稱為鏡像設(shè)備。主設(shè)備和鏡像設(shè)備互為鏡像關(guān)系，每當(dāng)主數(shù)據(jù)庫更新時，DBMS自動把整個數(shù)據(jù)庫或其中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)復(fù)制到另一個鏡像設(shè)備上。保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)庫的一致。這樣，一旦出現(xiàn)介質(zhì)故障，可