數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制和封鎖協(xié)議分析

1、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制和封鎖協(xié)議分析摘要數(shù)據(jù)庫可以提供給多個用戶共享數(shù)據(jù)信息資源，所以就必須對并發(fā)的事務進行控制，這種并發(fā)控制必須引入一些封鎖協(xié)議以保證數(shù)據(jù)的完整性。本文針對數(shù)據(jù)庫并發(fā)操作中可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不一致性問題進行分析，并給出解決的方法。關鍵詞數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制一致性封鎖封鎖協(xié)議一、引言目前主流的關系數(shù)據(jù)庫通常都允許多個用戶同時使用和共享，所以也都具有并發(fā)控制的機制，也就是控制數(shù)據(jù)庫，防止多用戶并發(fā)使用數(shù)據(jù)庫時造成數(shù)據(jù)錯誤和程序運行錯誤，以保證數(shù)據(jù)的完整性。二、事務與并發(fā)控制的概念當多用戶并發(fā)存取數(shù)據(jù)時，就會產(chǎn)生多個事務同時存取同一數(shù)據(jù)的情況，從而引起嚴重的數(shù)據(jù)錯誤和程序運行錯誤。那么我們來看，什

2、么是事務及并發(fā)控制呢？事務就是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做要么全不做，是一個不可分割的很小的工作單位。例如，在SQL語言中，定義事務的語句有三條：BEGINTRANSACTIO；NCOMMIT；ROLLBAC；K其中的BEGINTRANSACTIO艱事務開始的標記，而以COMMIT或者ROLLBACKS束，COMMIT用于提交事務的所有操作，ROLLBACK則在事務運行過程中一旦發(fā)生了某種故障而使事務無法繼續(xù)執(zhí)行的時候，系統(tǒng)就將事務中對數(shù)據(jù)庫的所有剛剛完成的操作全部撤消，滾動回到事務開始時的狀態(tài)。為了充分利用系統(tǒng)資源，使數(shù)據(jù)庫的共享資源得以有效利用，必須可以使多個事務并行的執(zhí)

3、行，而數(shù)據(jù)庫對并行執(zhí)行的事務進行的控制就是并發(fā)控制。三、事務進行并發(fā)操作可能引起的數(shù)據(jù)不一致問題由于種種原因，都可能引起數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)遭到破壞，比如多個事務在并行運行的時候，不同的事務的操作產(chǎn)生了交叉執(zhí)行，或者，事務在運行過程中被強行停止或者中斷。因此，事務在進行并發(fā)操作的時候很可能引起數(shù)據(jù)的不一致，下面我們看一個具體的例子。例如飛機票的聯(lián)網(wǎng)銷售系統(tǒng)，如果有以下的操作序列：1 .甲售票處（設置為T1事務）讀出某班次的機票剩余數(shù)A,設A=202 .乙售票處（設置為T2事務）讀出同班次的機票剩余數(shù)A,也是203 .甲售票處（T1事務）賣出一張機票，修改剩余數(shù)減一（AA-1）,把A=19寫回數(shù)據(jù)庫中4

4、 .乙售票處（T2事務）也賣出一張機票，修改剩余數(shù)減一（AA-1）,把A=19寫回數(shù)據(jù)庫中從這些操作中，我們看到，乙售票處的修改數(shù)據(jù)覆蓋了甲售票處修改的數(shù)據(jù)，實際發(fā)生了兩張機票的銷售，而數(shù)據(jù)庫中卻錯誤的存入19，少了一張。參看圖1的情況。這種情況是并發(fā)操作引起數(shù)據(jù)不一致的第一種情況，叫做丟失修改(LostUpdate),第二種是不可重復讀(Non-RepeatableRead,第三種是讀“臟”數(shù)據(jù)(DirtyRead)。;下邊看第二種情況，不可重復讀是指事務T1讀數(shù)據(jù)以后，T2執(zhí)行更新操作，就使T1無法再現(xiàn)原先讀取的數(shù)據(jù)，得到與上一次不同的結果，例如圖2。;讀臟”數(shù)據(jù)是指T1修改某數(shù)據(jù)并將其寫

5、回數(shù)據(jù)庫，T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤消，T1執(zhí)行回滾，恢復到原始的數(shù)據(jù)，T2就讀取到了過程中的一個作廢的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)就是一種垃圾數(shù)據(jù)，稱之為“臟”數(shù)據(jù)，也是不正確的。參看圖3。;從以上例子我們看到，數(shù)據(jù)不一致性的主要原因就是并發(fā)操作沒有對事務進行一定的隔離，所以，正確的調(diào)度應該使一個用戶的事務不受到其他事務的干擾，從而避免數(shù)據(jù)的不一致性。四、在并發(fā)控制中采用封鎖協(xié)議解決數(shù)據(jù)的不一致性并發(fā)控制的主要方法是封鎖(Locking就是要用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作，使一個用戶的事務在執(zhí)行過程中不受其他事務的干擾，從而避免造成數(shù)據(jù)的不一致性。封鎖是使事務對它要操作的數(shù)據(jù)有一定的控制能力。封鎖

6、通常具有3個環(huán)節(jié):第一個環(huán)節(jié)是申請加鎖，即事務在操作前要對它將使用的數(shù)據(jù)提出加鎖申請;第二個環(huán)節(jié)是獲得鎖，即當條件成熟時，系統(tǒng)允許事務對數(shù)據(jù)進行加鎖，從而事務獲得數(shù)據(jù)的控制權；第三個環(huán)節(jié)是釋放鎖，即完成操作后事務放棄數(shù)據(jù)的控制權?；镜姆怄i類型有以下兩種：1 .排它鎖（ExclusiveLocks簡稱X鎖）排它鎖也稱為獨占鎖或寫鎖。一旦事務T對數(shù)據(jù)對象A加上排它鎖（X鎖），則只允許T讀取和修改A,其他任何事務既不能讀取和修改A,也不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖為止。2 .共享鎖（ShareLocks簡稱S鎖）共享鎖又稱讀鎖。如果事務T對數(shù)據(jù)對象A加上共享鎖（S鎖），其他事務只能再對A加S鎖，不能加X鎖，直到事務T釋放A上的S鎖為止。在對數(shù)據(jù)進行加鎖時，另外需要約定并執(zhí)行一些規(guī)則和協(xié)議，其中包括何時申請鎖，保持鎖的時間以及何時釋放等，這些規(guī)則就稱為封鎖協(xié)議（LockingProtocol）其總共分為以下三級：（1）一級封鎖協(xié)議。一級封鎖協(xié)議是事務T在修改數(shù)據(jù)之前必須先對其加X鎖，直到事務結束才釋放。（2）二級封鎖協(xié)議。二級封鎖協(xié)議是事務T對要修改數(shù)據(jù)必須先加X鎖，直到事務結束才釋放X鎖；對要讀取的數(shù)據(jù)必須先加S鎖，讀完后即