第九章并發(fā)控制

第九章:并發(fā)控制并發(fā)控制概述封鎖(Locking)封鎖協(xié)議活鎖和死鎖并發(fā)調(diào)度的可串行性兩段封鎖協(xié)議并發(fā)控制概述多用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):事務(wù)是DBMS的執(zhí)行單位多用戶操作數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)的問(wèn)題--并發(fā)問(wèn)題問(wèn)題1:在飛機(jī)訂票系統(tǒng)中,假定有兩個(gè)售票點(diǎn)甲和乙可以各自售票,每一航班的剩余票數(shù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中,其結(jié)果是丟失修改丟失修改：兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了T1提交的結(jié)果，T1的修改丟失并發(fā)控制概述T1T2T1T2T1T21讀A=1623A=A-1寫(xiě)回：A=154讀A=16A=A-1寫(xiě)回：A=15丟失修改1讀A=50讀B=100求和=15023讀A=50讀B=200求和=250讀B=100B=B*2寫(xiě)回：B=200不可重復(fù)讀1讀C=10C=C*2寫(xiě)回C=2023rollbackC恢復(fù)為：10讀C=20

讀“臟”數(shù)據(jù)并發(fā)控制概述問(wèn)題2:兩個(gè)用戶分別對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，結(jié)果出現(xiàn)不可重復(fù)讀現(xiàn)象不可重復(fù)讀：事務(wù)T1讀取某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2讀取并修改了同一數(shù)據(jù)，使T1無(wú)法再現(xiàn)前一次的讀取結(jié)果;T2的插入和刪除幻影現(xiàn)象T1T21讀記錄A1=50

23讀記錄沒(méi)有A1刪除A1=50幻影現(xiàn)象T1T2插入A2=1001讀記錄A1=50

23讀記錄A1=50A2=100并發(fā)控制概述問(wèn)題3:兩個(gè)用戶分別對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，結(jié)果出現(xiàn)讀取臟數(shù)據(jù)現(xiàn)象臟讀：事務(wù)T1修改了某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2讀取了同一數(shù)據(jù)，而T1由于某種原因被撤銷，則稱T2讀到了臟數(shù)據(jù)并發(fā)控制概述出現(xiàn)三類問(wèn)題的原因：破壞了事務(wù)的隔離性有些DBMS提供臟讀功能并發(fā)引起的數(shù)據(jù)不一致性并發(fā)控制概述T1T2T1T2T1T21讀A=1623A=A-1寫(xiě)回：A=154讀A=16A=A-1寫(xiě)回：A=15丟失修改1讀A=50讀B=100求和=15023讀A=50讀B=200求和=250讀B=100B=B*2寫(xiě)回：B=200不可重復(fù)讀1讀C=10C=C*2寫(xiě)回C=2023rollbackC恢復(fù)為：10讀C=20讀“臟”數(shù)據(jù)封鎖(Locking)并發(fā)控制:用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作,避免由于并發(fā)操作引起的三類問(wèn)題--即保證事務(wù)的隔離性并發(fā)控制的主要方法:封鎖機(jī)制封鎖:是指事務(wù)T在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象(例如表,記錄等)操作之前,先向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求,對(duì)其加鎖.加鎖后事務(wù)T可以操作該對(duì)象,在事務(wù)T釋放它的封鎖之前,其他的事務(wù)不能更新該數(shù)據(jù)對(duì)象基本的封鎖類型:排它鎖(X)和共享鎖(S)封鎖(Locking)X鎖:排它鎖或稱寫(xiě)鎖,若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖,則只允許T讀取和修改A,其他事務(wù)對(duì)A的任何封鎖請(qǐng)求都不能成功S鎖:共享鎖或稱讀鎖,若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上S鎖,則事務(wù)T可以讀A,但不可以修改A,其他事務(wù)可以對(duì)A加S鎖,而不可以加X(jué)鎖封鎖類型的相容矩陣T1T2封鎖協(xié)議封鎖協(xié)議:對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí),還需約定一些規(guī)則對(duì)封鎖方式規(guī)定不同的規(guī)則,形成不同的封鎖協(xié)議一級(jí)封鎖協(xié)議:事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加X(jué)鎖,直到事務(wù)結(jié)束才釋放可防止丟失修改,T可恢復(fù)如果只是讀數(shù)據(jù),不需加鎖,不能保證可重復(fù)讀,不讀臟數(shù)據(jù)RT1T2XNT1T2T1T2T1T21XlockA

2讀A=163A=A-1寫(xiě)回：A=15CommitUnlockA45XlockA等待等待等待等待獲得:XlockA讀A=15A=A-1寫(xiě)回：A=14CommitUnlockA不丟失修改1SlockASlockB讀A=50讀B=100求和=15023讀A=50讀B=100求和=150CommitUnlockAUnlockB45XlockA等待等待等待等待等待等待獲得XlockA讀B=100B=B*2寫(xiě)回B=200CommitUnlockA可重復(fù)讀1XlockC

讀C=10C=C*2寫(xiě)回C=2023rollbackC恢復(fù)為:10UnlockC45SlockC等待等待等待等待獲得:SlockC讀C=10CommitUnlockC不讀‘臟’數(shù)據(jù)封鎖協(xié)議二級(jí)封鎖協(xié)議:一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖,讀完后即可釋放可防止讀臟數(shù)據(jù),丟失修改不能保證可重復(fù)讀三級(jí)封鎖協(xié)議:一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖,直到事務(wù)結(jié)束才釋放可防止讀臟數(shù)據(jù),丟失修改能保證可重復(fù)讀活鎖和死鎖封鎖可以產(chǎn)生：饑餓，活鎖,死鎖饑餓:T1T2T3T4SLockRunlockXLockR等待等待等待等待等待等待等待饑餓：有希望獲得排他鎖，但由于不斷獲得共享鎖，可能永遠(yuǎn)等待......SLockRunlock......解決辦法－事務(wù)T申請(qǐng)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)Q加M型鎖，允許加鎖的條件：1.在Q上不存在與M沖突的鎖的其他事務(wù)2.不存在等待對(duì)Q加鎖，且先于T申請(qǐng)加鎖的事務(wù)...SLockRunlock...活鎖和死鎖T1T2T3T4T1T2LockRunlockLockR等待等待等待等待等待等待活鎖：有希望獲得鎖，但由于調(diào)度順序的選擇，可能永遠(yuǎn)等待死鎖......LockR等待LockRunlock...LockR等待等待等待LockR...LockR1LockR2等待等待等待等待等待LockR2LockR1等待等待等待......解決辦法：先來(lái)先服務(wù)封鎖可以產(chǎn)生：饑餓，活鎖,死鎖活鎖,死鎖:活鎖和死鎖解決死鎖問(wèn)題的方法:預(yù)防和檢測(cè)死鎖的預(yù)防一次封鎖法:要求事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖,否則不能執(zhí)行例如：一次對(duì)R1和R2進(jìn)行加鎖缺點(diǎn)擴(kuò)大封鎖范圍降低并發(fā)度數(shù)據(jù)變化很難確定封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象活鎖禿和死之鎖解決炸死鎖溝問(wèn)題羽的方格法:預(yù)防和檢測(cè)死鎖療的預(yù)下防順序脊封鎖件法:前預(yù)渡先對(duì)漠?dāng)?shù)據(jù)師對(duì)象通規(guī)定軍一個(gè)竹封鎖療順序動(dòng),所覺(jué)有事門(mén)務(wù)都紡按這遮個(gè)順序?qū)嵭行斗怄i例如構(gòu)：B樹(shù)上礎(chǔ)的逐徑級(jí)封中鎖缺點(diǎn)封鎖居的數(shù)辟據(jù)對(duì)嘩象多肥，插攔、刪句頻繁很遼難保毯序，精代價(jià)僻大動(dòng)態(tài)胃封鎖心請(qǐng)求難以鞠預(yù)料么要封漁鎖哪鍬些對(duì)澆象很怖難保猶序預(yù)防死鎖的方法死鎖養(yǎng)的檢杠測(cè)/診斷抽與解絹除死鎖市的診暢斷和設(shè)解除:DB誕MS常用屋方法,有超般時(shí)法妥和事軟務(wù)等程待圖帽法超時(shí)敞法:吃如小果一決個(gè)事項(xiàng)務(wù)等翠待的煮時(shí)間科超過(guò)撐了規(guī)香定的仰時(shí)間份,奧就認(rèn)茂為發(fā)愁生了崖死鎖缺點(diǎn):可能浙誤診,規(guī)定趙時(shí)間娛不好疾設(shè)優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單等待樣圖法沿:螞是一府有向打圖G=給(T脆,玩U)江.節(jié)點(diǎn)階表示坦正在殃執(zhí)行胳的事配務(wù),戲邊軟表示禽等待授情況T1T妻2:T1等待T2死鎖繪診斷貞:倘如果耕圖中蜘存在匯回路嫂,秒系統(tǒng)階中發(fā)置生死毯鎖死鎖襲解除:選擇刷一個(gè)燈執(zhí)行汗代價(jià)米最小映的事必務(wù),將其撤銷,釋放錫鎖并發(fā)扎調(diào)度烏的可蹦串行她性對(duì)并文發(fā)事利務(wù)的先調(diào)度角是隨愛(ài)機(jī)的結(jié)果鋪可能若不同？哪個(gè)舅結(jié)果賞是正縱確的合法稍的數(shù)輕據(jù)庫(kù)靈狀態(tài)正轉(zhuǎn)確的持結(jié)果串行城的事跟務(wù)合法掙的數(shù)傾據(jù)庫(kù)籌狀態(tài)事務(wù)宴的串續(xù)行執(zhí)落行:串行惜執(zhí)行性一定肅是正開(kāi)確的并發(fā)煤事務(wù)載的不漿同調(diào)饞度T1T2T1T2T1T2Sl鋼oc攝kBY=B=銜2Un訴lo稈ck裙BXl煤oc族kAA=泛Y+萌1寫(xiě)回A=淹3Un逮lo膀ck刷ASl跪oc似kAX=A=餃3Un供lo窄ck訪AXl巧oc供kBB蛛=X缸+1寫(xiě)回B=艷4Un劈燕l(xiāng)o筍ck虛BSl測(cè)oc防kBY=B=說(shuō)2Un胡lo遷ck惕BXl密oc小kAA=陣Y+鹿1寫(xiě)回A=洞3Un踩lo汁ck府ASl胖oc巡壽kAX=A=白2Un沒(méi)lo障ck圖AXl源oc店kBB晉=X吉+1寫(xiě)回B=均4Un川lo剝ck若B不可窗串行償化調(diào)轎度可串雕行化胃調(diào)度Sl刊oc繳kBY=B=干2Un婦lo牢ck激BXl渡oc撒kAA=謙Y+壇1寫(xiě)回A=鏈3Un包lo羊ck篇ASl且oc危kA等待等待等待X=A=運(yùn)3Un錘lo完ck載AXl示oc切kBB長(zhǎng)=X讓+1寫(xiě)回B=盟4Un借lo犁ck綱B串行板化調(diào)親度并發(fā)揀調(diào)度從的可稀串行鈴性可串亡行化:多個(gè)桿事務(wù)革的并村發(fā)執(zhí)澤行是腐串行瓣的,當(dāng)且賴僅當(dāng)刺其結(jié)甜果和維這些駛事務(wù)辦的某俱一次球串行觸執(zhí)行莊的結(jié)圖果相駐同的可串揮行性:是并虹發(fā)事偷務(wù)正恨確性妨準(zhǔn)則正確芽調(diào)度:給定棗的一岡個(gè)并額發(fā)調(diào)夢(mèng)度,當(dāng)且看僅當(dāng)讓它是犬可串恩行化撲的,才認(rèn)南為是葉正確紀(jì)的確保譽(yù)并發(fā)錄事務(wù)商執(zhí)行潛可串蘿行化評(píng)的方堅(jiān)法:2P月L,時(shí)間根戳等2楚Ph播as攪e宅Lo乞ck兩階靜段封笑鎖協(xié)柔議兩段靈鎖協(xié)議:所有討事務(wù)柳必須借分兩殃個(gè)階妖段對(duì)炭所要男存取業(yè)的數(shù)謀據(jù)項(xiàng)斗加鎖皆和解以鎖在對(duì)訊任何蘇數(shù)據(jù)膀進(jìn)行慎讀寫(xiě)柳操作鐮之前,首先污申請(qǐng)凡并獲用得對(duì)惡該數(shù)統(tǒng)據(jù)項(xiàng)鉆的封輸鎖在釋哨放一批個(gè)封霉鎖之核后,事務(wù)枯不再如申請(qǐng)繳和獲芳得任躺何其碰他的聲封鎖可以灣證明,若并月發(fā)執(zhí)膽行的佩所有聽(tīng)事務(wù)生都遵幟循兩療段封黑鎖協(xié)舟議,則對(duì)震這些趴事務(wù)蘿的任懷何并伏發(fā)調(diào)畢度策愈略都么是正母確的事務(wù)財(cái)遵守鳴兩段棕封鎖知協(xié)議碑是可伙串行哈化調(diào)編度的充分壘條件遵守腔兩段釀封鎖病協(xié)議涉的事苗務(wù)可窯能發(fā)浮生死倆鎖,與防陣止死棍鎖的置一次品封鎖身法不成同兩階調(diào)段封抹鎖協(xié)獲議階段1：加補(bǔ)鎖階滾段?事務(wù)東在讀摟寫(xiě)一吃個(gè)數(shù)助據(jù)項(xiàng)健之前晌，必涌須對(duì)柄其加姥鎖；?如果宴該數(shù)斤據(jù)項(xiàng)掘被其號(hào)它使思用者沃已加醒上不鴉相容裕的鎖飄，則崇必須下等待狀。階段2：解沈鎖階獄段?事務(wù)警在釋鍵放鎖諷之后奸，不農(nóng)允許莫再申漢請(qǐng)其螺它鎖挎；事務(wù)T1和T2并行槐執(zhí)行堂時(shí)產(chǎn)森生了丟失富修改錯(cuò)誤蛇。若償采用發(fā)兩段溝封鎖錫協(xié)議悔進(jìn)行自并行航控制璃，如孫下圖驕所示粗：從上恐圖可懲見(jiàn)，揚(yáng)當(dāng)事大務(wù)T1、T2申請(qǐng)選寫(xiě)鎖難時(shí)，辭均申膽請(qǐng)不冰到，臟必等扯待，齡直到仔另一旨事務(wù)嚷釋放奔對(duì)數(shù)店據(jù)項(xiàng)x的鎖樹(shù)為止數(shù)。如侄：T2廢棄訪，釋梁放讀朵鎖；競(jìng)則T1得到遍寫(xiě)鎖懸，完漫成寫(xiě)書(shū)操作樂(lè)。事汁務(wù)T2重啟鋪動(dòng)后膛，讀融取x(事務(wù)T1執(zhí)行概的結(jié)威果)，直概至完丈成操致作。翅因此德，不孔會(huì)出暖現(xiàn)丟添失修召改錯(cuò)酒誤?！?龍.3兩段傲封鎖吼協(xié)議欄（2P夠L）不能臘重復(fù)訪讀錯(cuò)裳誤事務(wù)T1和T2并行族執(zhí)行泰時(shí)產(chǎn)過(guò)生了譽(yù)不能唇重復(fù)慶讀錯(cuò)筑誤。好若采筒用兩型段封廊鎖協(xié)悟議進(jìn)清行并邪行控仆制，需如下踢圖所霞示：從上路圖可瞇見(jiàn)，輝當(dāng)事裹務(wù)T2申請(qǐng)垮寫(xiě)鎖插時(shí)，罩不能妨申請(qǐng)從成功簽，必木等待給，當(dāng)賭事務(wù)T1再次奶讀數(shù)味據(jù)項(xiàng)x時(shí)，擱讀取助的x值與叢第一槳次讀年到的踢值相酬同，靜不會(huì)農(nóng)出現(xiàn)草重復(fù)優(yōu)讀錯(cuò)港誤?！?刷.3兩段禾封鎖勢(shì)協(xié)議叼（2P傭L）§8循.3兩段覆封鎖絞協(xié)議峰（2P簡(jiǎn)L）發(fā)發(fā)Sl妻oc數(shù)kB讀B=再2Xl船oc漲kA等待等待Sl患o(jì)c桶kA讀A=朗2Xl旬oc最kB等待等待T1T2死鎖T1T2T1T2Sl平oc臭kB讀B=焦2Y=戚BXl益oc允kAA=遵Y+恒1寫(xiě)回A=熄3Un散lo哈ck蹈BUn旺lo欲ck匠ASl滴oc扭kA等待等待等待等待等待讀A=蘆3Y=廉AXl栗oc桿kBB=斥Y+豪1寫(xiě)回B=馬4Un養(yǎng)lo嚇ck餅BUn副lo漿ck眉ASl深oc局kB讀B=咳2Y=滾BUn購(gòu)lo索ck攤BXl嘆oc狠kAA=精Y+倉(cāng)1寫(xiě)回A=坑3Un漠lo第ck辟ASl吧oc餅kA等待等待等待等待Sl計(jì)oc叛kA讀A=集3Y=通AUn行l(wèi)o詠ck謹(jǐn)AXl選oc鑰kBB=搬Y+寇1寫(xiě)回B=折4Un你lo捎ck畏B都是抬可串始行化找調(diào)度但并灣不都俗遵守進(jìn)兩段涂封鎖濫協(xié)議封鎖宇粒度封鎖牽粒度:封鎖攔對(duì)象婚的大詞小封鎖特粒度份、系混統(tǒng)的溪并發(fā)拋度和公并發(fā)去控制貫開(kāi)銷多粒嶄度鎖:在DB角MS中支昆持多詳種封葛鎖粒膨度數(shù)據(jù)逃頁(yè)T1T2如果王是頁(yè)雪級(jí)鎖,戒T2只能袍等待如果傷是行留級(jí)鎖舌,T2可以男執(zhí)行如果T3讀全觀表,狀行能級(jí)鎖鞋開(kāi)銷咱大多粒袍度封喘鎖多粒悠度封張鎖協(xié)父議顯示賄封鎖隱式省封鎖檢查蛙封鎖娘沖突顯示拒封鎖隱式偉封鎖數(shù)據(jù)尖庫(kù)關(guān)系R1……關(guān)系R2元組……元組元組……元組意向誘鎖意向猾鎖：范對(duì)一貢個(gè)節(jié)沸點(diǎn)加和鎖時(shí)嫂，必候須先任對(duì)它種的上刪層節(jié)導(dǎo)點(diǎn)加限意向短鎖意向酷共享垃鎖（IS）意向葵排它撲鎖（IX）共享問(wèn)意向炎排它討鎖（SI萍X）SI拒X=蔽S+州IXT1T2SXISIXSIX-SXISIXSIX-YNYNNYNNNNNYYNYYYYNNYYNYNNYYNYYYYYYYXSI嗽XSIXIS-Or尸ac她le的并念發(fā)控伴制數(shù)據(jù)艙鎖（DM筋L）字典醫(yī)鎖語(yǔ)法撿分析企鎖DD肯L鎖共享難鎖（S）排它蘇鎖（X）行級(jí)茄鎖（RS）行級(jí)荒排它垮鎖（RX）共享騙行級(jí)過(guò)排它開(kāi)鎖（SR罪X）T1T2SXRSRXSRX-SXRSRXSRX-YNYNNYNNNNNYYNYYYYNNYYNYNNYYNYYYYYYYAN糟SI標(biāo)準(zhǔn)SQ寨L事務(wù)心的4個(gè)隔疤離級(jí)尿別SQ淚L的隔斗離級(jí)活別:0:防止處“丟欄失修僻改”1:防止霸“丟卡失修授改、盯臟讀達(dá)”2：防止賀“丟桿失修距改、仙臟讀惡、不的可重元復(fù)讀摟”3:可串動(dòng)行化SQ突L逢Se豬rv米er的3級(jí)隔腹離級(jí)區(qū)別：0:防止鍋“丟勉失修動(dòng)改”1:防止烈“丟荒失修從改、筆臟讀多”3：防止遣“丟焰失修鍵改、搖臟讀媽、不嚷可重暢復(fù)讀耐”AN忍SI蕉–以92陸S春QL應(yīng)3A賠NS撫I要求3級(jí)為培事務(wù)脾的缺展省隔醬離級(jí)倉(cāng)別。AN息SI標(biāo)準(zhǔn)SQ轎L事務(wù)鵲的4個(gè)隔石離級(jí)譽(yù)別SQ愚L匠Se塞rv糠er缺省珠級(jí)別朱為1(讀后勵(lì)立即徹釋放)用ho申ld婦l題oc婆k選項(xiàng)化加強(qiáng)s鎖的壇限制景，實(shí)材現(xiàn)隔餐離級(jí)躬?jiǎng)e3(限AN夢(mèng)SI晃-可串蹈行化)例如踢：要瓜讀兩踏次時(shí)牙，需董要使臉用ho侮ld歸l繼oc悟kSy傭ba雷se中三券級(jí)封雖鎖協(xié)敵議的次實(shí)現(xiàn)設(shè)定光隔離搞級(jí)別,缺省孕方式召為1在會(huì)標(biāo)話層詳設(shè)定se晨t四tr貴an桃sa貿(mào)ct崗io燥n曬is具ol低at找io械n輝le壞ve孕l(wèi){0留,1樹(shù),3松|r胡ea急d樣un廚co濱mm水it群ed包,少re香ad刷c仆om誰(shuí)mi努tt張ed恰,稍se濕ri奔al枝iz粒ab賓le剝}系統(tǒng)摘提供珠的存英儲(chǔ)過(guò)棗程將養(yǎng)在級(jí)廊別1