系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系1第7章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第1頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系2本章重要概念系統(tǒng)目錄及其與DBMS各子系統(tǒng)的聯(lián)系。事務(wù)的定義，COMMIT和ROLLBACK的語義，事務(wù)的ACID性質(zhì)，事務(wù)的狀態(tài)變遷圖。存儲(chǔ)器類型，穩(wěn)定存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳送過程。恢復(fù)的定義、基本原則和實(shí)現(xiàn)方法，故障類型，檢查點(diǎn)技術(shù)，REDO和UNDO操作，運(yùn)行記錄優(yōu)先原則。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第2頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系3本章重要概念（續(xù)1）并發(fā)操作帶來的三個(gè)問題，X鎖、PX協(xié)議、PXC協(xié)議，S鎖、PS協(xié)議、PSC協(xié)議，活鎖、餓死和死鎖，并發(fā)調(diào)度，串行調(diào)度，并發(fā)調(diào)度的可串行化，兩段封鎖法，SQL中事務(wù)的存取模式和隔離級(jí)別。完整性的定義，完整性子系統(tǒng)的功能，完整性規(guī)則的組成。SQL中的三大類完整性約束，SQL3中的觸發(fā)器技術(shù)。安全性的定義、級(jí)別，權(quán)限，SQL中安全性機(jī)制，幾種常用的安全性措施，自然環(huán)境的安全性。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第3頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系4主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求7.1系統(tǒng)目錄（理解）7.2事務(wù)（綜合應(yīng)用）7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（理解）7.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制（了解）7.5并發(fā)事務(wù)的可串行化和可恢復(fù)性（了解）7.6數(shù)據(jù)庫的完整性（理解）7.7數(shù)據(jù)庫的安全性（理解）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第4頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系57.1系統(tǒng)目錄什么是系統(tǒng)目錄系統(tǒng)目錄的重要性系統(tǒng)目錄的內(nèi)容元數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第5頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系67.1系統(tǒng)目錄(續(xù)1)7.1.1RDBMS系統(tǒng)目錄的存儲(chǔ)內(nèi)容關(guān)系名，屬性名，屬性域（數(shù)據(jù)類型）各種約束，主鍵，輔助鍵，外鍵，空值/非空值視圖的外部級(jí)描述，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和索引的內(nèi)部級(jí)描述安全性和授權(quán)規(guī)則數(shù)據(jù)完整性規(guī)則注意：這些數(shù)據(jù)都以表格的形式存在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第6頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系77.1系統(tǒng)目錄(續(xù)2)REL_AND_ATTR_CATALOGREL_NAMEATTR_NAMEATTR_TYPEMEMBER_OF_PKMEMBER_OF_FKFK_RELATION關(guān)系名屬性名屬性類型主鍵外鍵外鍵關(guān)系RELATION_KEYSREL_NAMEKEY_NUMBERMEMBER_ATTR(a)存儲(chǔ)鍵信息的目錄關(guān)系RELATION_INDEXESREL_NAMEINDEX_NAMEMEMBER_ATTRINDEX_TYPEATTR_NOASC_DESC(b)存儲(chǔ)索引信息的目錄關(guān)系VIEW_QUERIER

VIEW_ATTRIBUTESVIEW_NAMEQUERY

VIEW_NAMEATTR_NAMEATTR_NUM(c)存儲(chǔ)視圖信息的目錄關(guān)系某RDBMS的系統(tǒng)目錄內(nèi)容系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第7頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系87.1系統(tǒng)目錄(續(xù)3)屬性鍵視圖屬性視圖關(guān)系關(guān)系基本關(guān)系索引屬性名鍵類型d數(shù)據(jù)類型鍵編號(hào)關(guān)系名查詢索引類型屬性序號(hào)索引名屬性名K_AR_IR_FI_AK_IR_AR_KV_A外鍵7.1.2系統(tǒng)目錄的擴(kuò)充ER圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第8頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系97.1系統(tǒng)目錄(續(xù)4)DML命令的外部級(jí)到概念級(jí)映象DDL編譯程序DML優(yōu)化程序DML編譯程序DML分析校驗(yàn)程序DBMS處理和檢查三級(jí)模式兩級(jí)映象檢查查詢涉及的關(guān)系名屬性名等將查詢涉及的概念模式轉(zhuǎn)換成內(nèi)模式，產(chǎn)生訪問計(jì)劃根據(jù)物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化查詢執(zhí)行方案將查詢中的視圖由外部級(jí)導(dǎo)到概念級(jí)映象處理和檢查權(quán)限授權(quán)和安全程序7.1.3系統(tǒng)目錄和DBMS各子系統(tǒng)的聯(lián)系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第9頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系107.2事務(wù)(transaction)事務(wù)：構(gòu)成單一邏輯工作單元的操作集合。事務(wù)以“BEGINTRANSACTION”

始，以“COMMIT”或“ROLLBACK”終。事務(wù)的性質(zhì)(ACID)原子性(Atomicity)：事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單元

一致性(Consistency)：即數(shù)據(jù)不因事務(wù)的執(zhí)行而被破壞

隔離性(Isolation)：多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保證與這些事務(wù)先后單獨(dú)執(zhí)行時(shí)的結(jié)果一樣

持久性(Durability)：一事務(wù)一旦完成全部操作后，它對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有更新應(yīng)永久地反映在數(shù)據(jù)庫中

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第10頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系11例子：事務(wù)及其性質(zhì)問題：設(shè)銀行數(shù)據(jù)庫中有一轉(zhuǎn)賬事務(wù)T，從賬號(hào)A轉(zhuǎn)一筆款子（$50）到賬號(hào)B。相應(yīng)的事務(wù)：

T：read(A); A:=A–50；

write(A); read(B); B:=B+50；

write(B).T：BEGINTRANSACTION;read(A); A:=A–50;write(A);if(A<0)ROLLBACK;else{read(B); B:=B+50; write(B);

COMMIT;}7.2事務(wù)(續(xù)1)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第11頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系12事務(wù)提交和事務(wù)撤銷事務(wù)的所有操作都完成了，則事務(wù)提交(COMMIT)，否則事務(wù)撤銷(ROLLBACK)BEGINTRANSACTION標(biāo)志事務(wù)開始執(zhí)行BEGINTRANSACTION和COMMIT或ROLLBACK一起保證了事務(wù)的ACID性質(zhì)對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問的兩個(gè)基本操作：讀和寫，但完成寫操作后，數(shù)據(jù)可能暫時(shí)放在內(nèi)存中，而非直接寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫。7.2事務(wù)(續(xù)2)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第12頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系137.2.3事務(wù)的狀態(tài)變遷圖7.2事務(wù)(續(xù)3)活動(dòng)狀態(tài)局部提交狀態(tài)失敗狀態(tài)提交狀態(tài)異常中止?fàn)顟B(tài)read/write圖7.4事務(wù)的狀態(tài)變遷圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第13頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系147.2.3事務(wù)的狀態(tài)變遷圖活動(dòng)狀態(tài)：事務(wù)開始執(zhí)行后，立即進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)(Active)局部提交狀態(tài)：事務(wù)的最后一個(gè)語句執(zhí)行后，進(jìn)入局部提交狀態(tài)(PartiallyCommitted)失敗狀態(tài)：事務(wù)沒能到達(dá)最后一個(gè)語句就中止執(zhí)行，事務(wù)進(jìn)入失敗狀態(tài)(failed)異常中止?fàn)顟B(tài)：對(duì)失敗狀態(tài)的處理進(jìn)入異常中止?fàn)顟B(tài)(Abort)提交狀態(tài)：局部提交狀態(tài)的事務(wù)經(jīng)檢查的執(zhí)行提交(COMMIT)操作，把對(duì)數(shù)據(jù)庫的的修改全部寫到磁盤上，事務(wù)成功結(jié)束，進(jìn)入“提交”狀態(tài)7.2事務(wù)(續(xù)3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第14頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系157.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)可恢復(fù)性(Recovery)：DBMS能把數(shù)據(jù)庫從被破壞、不正確的狀態(tài)恢復(fù)到最近一個(gè)正確的狀態(tài)的能力。7.3.1存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器類型易失性存儲(chǔ)器(volatilestorage)：如內(nèi)存、cache非易失性存儲(chǔ)器(nonvolatilestorage)：如磁盤、磁帶穩(wěn)定存儲(chǔ)器（stablestorage）：“決不丟失”的理論概念。穩(wěn)定存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份：如軟件拷貝、磁盤鏡像、RAID、雙機(jī)容錯(cuò)等

數(shù)據(jù)銀行：將數(shù)據(jù)寫到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第15頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系16數(shù)據(jù)訪問塊：存儲(chǔ)單位物理塊：磁盤中的塊緩沖塊：內(nèi)存中的塊；所有的緩沖塊組成“磁盤緩沖區(qū)”塊操作：Input(A)：數(shù)據(jù)從物理塊A傳送到內(nèi)存的緩沖塊中。Output(B)：數(shù)據(jù)從緩沖塊B傳送到磁盤中恰當(dāng)?shù)奈锢韷K中B緩沖塊AB物理塊input（A）output（B）圖7.5塊操作7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第16頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系17數(shù)據(jù)訪問write（X）xi包含x的塊Bx存在，read（X）事務(wù)系統(tǒng)開始請(qǐng)求read(X)事務(wù)工作區(qū)分配X磁盤緩沖區(qū)掃描內(nèi)存磁盤包含x的塊Bx不存在，Input(B)7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第17頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系18恢復(fù)和原子性的聯(lián)系銀行轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)A=2000B=1000事務(wù)A=A-100B=B+100Output(A)Output(B)斷電或其他故障若沒有事務(wù)的原子性，則重新啟動(dòng)事務(wù)時(shí)要么A因?yàn)樵賵?zhí)行一遍而為1800，要么B因從未執(zhí)行而保持原值7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第18頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系197.3.2恢復(fù)的基本原則和實(shí)現(xiàn)方法

基本原則：“冗余”，即數(shù)據(jù)庫重復(fù)存儲(chǔ)具體實(shí)現(xiàn)方法：平時(shí)做好兩件事：轉(zhuǎn)儲(chǔ)和建立日志

周期性地對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行拷貝。

建立日志數(shù)據(jù)庫。記錄事務(wù)的開始、結(jié)束及數(shù)據(jù)每一次更新的值。一旦發(fā)生數(shù)據(jù)庫故障，分兩種情況進(jìn)行處理

若數(shù)據(jù)庫已被破壞，則裝入last數(shù)據(jù)庫備份，利用日志庫執(zhí)行REDO。若數(shù)據(jù)庫未被破壞，但某些數(shù)據(jù)不可靠，則執(zhí)行UNDO。7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第19頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系207.3.3故障類型和恢復(fù)方法事務(wù)故障的分類：可預(yù)期的事務(wù)故障：如存款余額透支等(用ROLLBACK)非預(yù)期事務(wù)故障：如運(yùn)算溢出、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、并發(fā)事務(wù)發(fā)生死鎖等(用UNDO)系統(tǒng)故障(軟故障)硬件故障、軟件錯(cuò)誤或掉電等(對(duì)未完成事務(wù)執(zhí)行UNDO；對(duì)已提交但仍在緩沖區(qū)的事務(wù)執(zhí)行REDO)介質(zhì)故障(硬故障)磁盤物理故障或遭受病毒破壞7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)5）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第20頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系217.3.4檢查點(diǎn)方法檢查點(diǎn)方法的恢復(fù)算法按日志文件建立事務(wù)重做隊(duì)列和事務(wù)撤銷隊(duì)列對(duì)重做隊(duì)列中事務(wù)進(jìn)行REDO處理，對(duì)撤消隊(duì)列中事務(wù)進(jìn)行UNDO處理

運(yùn)行記錄優(yōu)先原則：為了安全，運(yùn)行記錄就先寫下來。時(shí)間-------------------------------------事務(wù)檢查點(diǎn)故障點(diǎn)檢查點(diǎn)T1T3T2T5T4事務(wù)T1不必恢復(fù);事務(wù)T2和事務(wù)T4必須重做（REDO）;T3和事務(wù)T5必須撤消（UNDO）

7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)6）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第21頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系227.3.6SQL對(duì)事務(wù)的支持無begintransactionCommitRollback游標(biāo)7.3數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)（續(xù)7）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第22頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系237.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制時(shí)間更新事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A的值更新事務(wù)T2T0

100

t1FINDA

t2

FINDAt3A:=A-30

t4

A:=A*2t5UPDA

t6

70UPDAt7

200

圖7.10在時(shí)間t7丟失了事務(wù)T1的更新（FIND表示從DB中讀值，UPD表示把值寫回到DB）

7.4.1并發(fā)操作帶來的問題1---丟失更新返回系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第23頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系247.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)1)時(shí)間更新事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A的值讀事務(wù)T2t0

100

t1FINDA

t2A:=A-30

t3UPDA

t4

70FINDAt5*ROLLBACK*

t6

100

圖7.11

事務(wù)T2在時(shí)間t4讀了未提交的A值（70）

時(shí)間更新事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A的值更新事務(wù)T2t0

100

t1FINDA

t2A:=A-30

t3UPDA

t4

70FINDAt5

A:=A*2t6

UPDAt7

140

t8*ROLLBACK*

t9

100

圖7.12事務(wù)T2在時(shí)間t4讀了未提交的A值，并在時(shí)間t8丟失了自己的更新

2.讀臟數(shù)據(jù)問題系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第24頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系25并發(fā)操作帶來的問題3---錯(cuò)誤求和時(shí)間讀事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A、B、C的值更新事務(wù)T2t0

40，50，30

t1FINDA

t2SUM:=A

t3FINDB

t4SUM:=SUM+B

t5

FINDCt6

C:=C-10t7

UPDCt8

40，50，20FINDAt9

A:=A+10t10

UPDAt11

50，50，20COMMITt12FINDC

t13SUM:=SUM+C

事務(wù)T1進(jìn)行了不一致的分析

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第25頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系267.4.2封鎖技術(shù)封鎖技術(shù)：封鎖是控制并發(fā)執(zhí)行的主要技術(shù)。通常在數(shù)據(jù)庫中每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都有一個(gè)鎖。對(duì)可能應(yīng)用于某數(shù)據(jù)項(xiàng)的操作而言，鎖描述了該數(shù)據(jù)項(xiàng)的狀態(tài)。其作用是使并發(fā)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)項(xiàng)的訪問能夠同步。封鎖技術(shù)中主要有兩種封鎖：排他型封鎖（eXclusiveLock）和共享鎖（SharedLock）7.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第26頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系271.排他型封鎖（X鎖）定義：若事務(wù)T對(duì)某數(shù)據(jù)R實(shí)現(xiàn)了X鎖，則在T對(duì)數(shù)據(jù)R解除封鎖之前，不允許其他事務(wù)對(duì)該數(shù)據(jù)加任何類型的鎖。操作：封鎖操作：XFINDR解鎖操作：XRELEASERPX協(xié)議:欲更新R的事務(wù)必先執(zhí)行“XFINDR”操作以獲得對(duì)R的X鎖，才能讀或?qū)慠；若未獲準(zhǔn)X鎖，則該事務(wù)進(jìn)入等待隊(duì)列，直到獲準(zhǔn)X鎖方能繼續(xù)下去。

PXC協(xié)議：X鎖的解除應(yīng)合并到事務(wù)結(jié)束（COMMIT或ROLLBACK）操作中7.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)4)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第27頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系282.共享型封鎖（S鎖）定義：事務(wù)T對(duì)某數(shù)據(jù)加S鎖后允許其他事務(wù)對(duì)該數(shù)據(jù)加S鎖，但在對(duì)其所有S鎖被解除前決不允許任何事務(wù)對(duì)該數(shù)據(jù)加X鎖。操作：封鎖操作：SFINDR升級(jí)和寫操作：UPDXR解鎖操作：SRELEASERPS協(xié)議:任何讀R的事務(wù)必先執(zhí)行“SFINDR”操作獲得對(duì)R的S鎖；當(dāng)事務(wù)獲準(zhǔn)對(duì)R的S鎖后，若需更新R必須用“UPDXR”操作把S鎖升級(jí)為X鎖，成功則可更新，否則這個(gè)事務(wù)進(jìn)入等待隊(duì)列。

PSC協(xié)議：S鎖的解除應(yīng)合并到事務(wù)的結(jié)束（COMMIT或ROLLBACK）操作中

7.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)5)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第28頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系29例：使用X鎖封鎖解決數(shù)據(jù)丟失時(shí)間更新事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A的值更新事務(wù)T2t0

100

t1XFINDA

t2

XFINDA（失敗）

wait（等待）t3A:=A-30

waitt4

waitt5UPDA

waitt6

70waitt7COMMIT（包括解鎖）

waitt8

XFINDA（重做）t9

A:=A*2t10

UPDAt11

140COMMIT（包括解鎖）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第29頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系30例：使用S鎖封鎖解決數(shù)據(jù)丟失時(shí)間更新事務(wù)T1數(shù)據(jù)庫中A的值更新事務(wù)T2t0

100

t1SFINDA

t2

SFINDAt3A:=A-30

t4

A:=A*2t5UPDXA（失?。?/p>

t6wait

UPDXA（失?。﹖7wait

Waitt8wait

Wait系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第30頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系313.封鎖的相容矩陣注：①N=NO，不相容的請(qǐng)求Y=YES，相容的請(qǐng)求②X、S、－：分別表示X鎖，S鎖，無鎖③如果兩個(gè)封鎖是不相容的，則后提出封鎖的事務(wù)要等待。XS—

X

S

—

NNY

NYY

YYY

T2T1

7.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)6)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第31頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系327.4數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制(續(xù)7)4.封鎖的粒度封鎖對(duì)象的大小稱為封鎖的粒度（Granularity）

封鎖的對(duì)象

邏輯單元：屬性值、屬性值集合、元組、關(guān)系、索引項(xiàng)、整個(gè)索引、整個(gè)數(shù)據(jù)庫

物理單元：頁（數(shù)據(jù)頁或索引頁）、塊

封鎖粒度與系統(tǒng)并發(fā)度和并發(fā)開銷密切相關(guān)。粒度大，能被封鎖的對(duì)象就少，并發(fā)度就小，但系統(tǒng)的開銷也越?。环粗?，粒度越小，并發(fā)度越高，系統(tǒng)開銷越大。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第32頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系337.4.3封鎖帶來的問題1---（活鎖）T1XFINDAT2XFINDAT3XFINDAAA已被封鎖，不成功，等待A剛被釋放，成功時(shí)間點(diǎn)A剛被T2釋放，成功……T1永遠(yuǎn)等待活鎖！解決方法：先來先服務(wù)/提升優(yōu)先級(jí)某個(gè)事務(wù)可能永遠(yuǎn)處于等待狀態(tài)，得不到封鎖的機(jī)會(huì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第33頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系34封鎖帶來的問題2---餓死事務(wù)序列A1A2A3A4A5…資源AT2T2永遠(yuǎn)不能封鎖解決方法，改變授權(quán)方式：當(dāng)事務(wù)T2中請(qǐng)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)A加S鎖時(shí)，授權(quán)加鎖的條件是：①不存在在數(shù)據(jù)項(xiàng)A上持有X鎖的其他事務(wù)；②不存在等待對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)A加鎖且先于T2申請(qǐng)加鎖的事務(wù)

每一個(gè)事務(wù)均請(qǐng)求A的S鎖，成功后一段時(shí)間釋放請(qǐng)求A的X鎖

若事務(wù)序列中的每個(gè)事務(wù)都申請(qǐng)對(duì)某數(shù)據(jù)項(xiàng)加S鎖，且在授權(quán)加鎖后一小段時(shí)間內(nèi)釋放封鎖，此時(shí)另有事務(wù)T2欲對(duì)該數(shù)據(jù)項(xiàng)加X鎖，則將永遠(yuǎn)輪不上封鎖的機(jī)會(huì)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第34頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系35封鎖帶來的問題3---死鎖時(shí)間事務(wù)T1事務(wù)T2t0XFINDA

t1

XFINDBt2XFINDB

t3waitXFINDAt4waitwait死鎖若事務(wù)依賴圖有環(huán)則可能死鎖T1T2T3T4圖7.20事務(wù)的無環(huán)依賴圖T1T2T3T4圖7.21事務(wù)的有環(huán)依賴圖

兩個(gè)或以上的事務(wù)都處于等待狀態(tài)，且每個(gè)事務(wù)都在等待另一個(gè)事務(wù)解除封鎖才能繼續(xù)下去，結(jié)果造成任何一個(gè)事務(wù)都無法繼續(xù)執(zhí)行。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第35頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系367.4.4并發(fā)操作的調(diào)度事務(wù)的調(diào)度：事務(wù)的執(zhí)行次序稱為“調(diào)度”

串行調(diào)度：如果多個(gè)事務(wù)依次執(zhí)行，則稱為事務(wù)的串行調(diào)度（SerialSchedule）并發(fā)調(diào)度：如果利用分時(shí)的方法，同時(shí)處理多個(gè)事務(wù)，則稱為事務(wù)的并發(fā)調(diào)度（ConcurrentSchedule）可串行化：如果一個(gè)并發(fā)調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果與某一串行調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果等價(jià)，那么這個(gè)并發(fā)調(diào)度稱為“可串行化的調(diào)度”，否則是不可串行化的調(diào)度（不可串行化的例子參見例7.3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第36頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系377.4.4并發(fā)操作的調(diào)度兩段封鎖協(xié)議：在對(duì)任何一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作之前，事務(wù)必須獲得對(duì)該數(shù)據(jù)的封鎖；在釋放一個(gè)封鎖之后，事務(wù)不再獲得任何其他封鎖遵守該協(xié)議的事務(wù)分為兩個(gè)階段：獲得封鎖階段，也稱為“擴(kuò)展”階段；釋放封鎖階段，也稱為“收縮”階段兩段封鎖協(xié)議與可串行化調(diào)度的關(guān)系：若所有的事務(wù)都遵守“兩段封鎖協(xié)議”，則所有可能的并發(fā)調(diào)度都是可串行化的兩段式封鎖是可串行化的充分不必要條件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第37頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系387.4.5SQL中事務(wù)的存取模式1.事務(wù)的存取模式READONLY（只讀型）：事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作只能是讀操作。定義這個(gè)模式后，表示隨后的事務(wù)均是只讀型。

READWRITE（讀寫型）：事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作可讀/寫。程序開始時(shí)默認(rèn)這種模式

這兩種模式可用下列SQL語句定義：

SETTRANSACTIONREADONLYSETTRANSACTIONREADWRITE

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第38頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系397.4.5SQL中事務(wù)的存取模式2.SQL中事務(wù)的隔離級(jí)別SERIALIZABLE(可串行化)：允許事務(wù)并發(fā)，但須保證并發(fā)可串行化，是默認(rèn)級(jí)別。REPEATABLEREAD(可重復(fù)讀)：只許事務(wù)讀已提交的數(shù)據(jù)，且兩次讀之間不許其他事務(wù)修改此數(shù)據(jù)。READCOMMITTED(讀提交數(shù)據(jù))：允許事務(wù)讀已提交的數(shù)據(jù)，但不要求“可重復(fù)讀”。READUNCOMMITTED(可以讀未提交數(shù)據(jù))：允許事務(wù)讀已提交或未提交的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第39頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系407.6數(shù)據(jù)庫的完整性7.6.1完整性子系統(tǒng)和完整性規(guī)則數(shù)據(jù)庫的完整性：正確性、有效性和相容性完整性子系統(tǒng)的主要功能：監(jiān)督事務(wù)的執(zhí)行，并測試是否違反完整性規(guī)則

若有違反現(xiàn)象，則采取恰當(dāng)?shù)牟僮?，譬如拒絕操作、報(bào)告違反情況、改正錯(cuò)誤等方法來處理

完整性規(guī)則：什么時(shí)候使用規(guī)則進(jìn)行檢查（稱為規(guī)則的“觸發(fā)條件”）

要檢查什么樣的錯(cuò)誤（稱為“約束條件”或“謂詞”）

如果查出錯(cuò)誤，應(yīng)該怎么辦（稱為“ELSE子句”，即違反時(shí)要做的動(dòng)作）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第40頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系417.6數(shù)據(jù)庫的完整性（續(xù)1）7.6.2SQL中的完整性約束域約束

用“CREATEDOMAIN”語句定義新的域，并且還可出現(xiàn)CHECK子句

斷言若約束與多個(gè)關(guān)系或與聚合操作有關(guān)，則“斷言”

(Assertions)為用戶提供完整性約束定義機(jī)制CREATASSERTION<斷言名>CHECK（<條件>）

DROPASSERTION<斷言名>

定義一個(gè)新的域COLOR，可用下列語句實(shí)現(xiàn)：CREATEDOMAINCOLORCHAR（6）DEFAULTˊ???ˊCONSTRAINTV_COLORSCHECK（VALUEIN（‘Red’,‘Yellow’,‘Blue’，‘Green’，‘???’））；每位教師開設(shè)的課程不能超過10門。CREATEASSERTIONASSE1CHECK（10>=ALL（SELECTCOUNT（C#）FROMCGROUPBYTNAME））；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第41頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系427.6數(shù)據(jù)庫的完整性（續(xù)2）基本表的約束候選鍵的定義UNIQUE（〈列名序列〉）或PRIMARYKEY（〈列名序列〉）外鍵的定義FOREIGNKEY（〈列名序列〉）REFERENCES<參照表>[（<列名序列>）][ONDELETE<參照動(dòng)作>][ONUPDATE<參照動(dòng)作>]“檢查約束”的定義CHECK（〈條件表達(dá)式〉）

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第42頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系43關(guān)于外鍵約束完整性的補(bǔ)充刪除參照表中元組時(shí)的考慮NOACTIONCASCADE方式

RESTRICT方式

SETNULL方式

SETDEFAULT方式修改參照表中主鍵值時(shí)的考慮、NOACTIONCASCADE方式

RESTRICT方式

SETNULL方式

SETDEFAULT方式

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第43頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系44關(guān)于數(shù)據(jù)庫完整性的例子學(xué)生關(guān)系S（S#，SNAME，AGE，SEX，SDEPT）選課關(guān)系SC（S#，C#，GRADE）課程關(guān)系C（C#，CNAME，CDEPT，TNAME）

在教學(xué)數(shù)據(jù)庫中，要求S中的元組滿足條件：男生年齡在15~35歲之間，女生年齡在15~30歲之間。對(duì)應(yīng)的語句為：CHECK（AGE>=15AND（(SEX=ˊ男ˊANDAGE<=35)OR(SEX=ˊ女ˊANDAGE<=30)））；

CREATETABLESC（S#CHAR（4）,C#CHAR4），GRADESMALLINT，PRIMARYKEY（SNO，NO），CHECK（S#IN（SELECTS#FROMS）），CHECK（C#IN（SELECTC#FROMC）））

①在SC中插入一個(gè)元組，若C#值在C中不存在，則系統(tǒng)將拒絕這個(gè)插入操作。②在SC中插入一個(gè)元組，若S#值在S中不存在，則系統(tǒng)將拒絕這個(gè)插入操作。③在S中刪除一個(gè)元組，這個(gè)操作將與關(guān)系SC中的檢查子句無關(guān)。若此時(shí)SC中存在被刪學(xué)生的選課元組時(shí)，SC將違反檢查子句中條件。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第44頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系457.6.3SQL3的觸發(fā)器觸發(fā)器：一個(gè)能由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫修改的語句。組成：事件：插入、刪除、修改等操作，引發(fā)觸發(fā)器的操作條件：引發(fā)觸發(fā)器的條件動(dòng)作：引發(fā)觸發(fā)器后的工作觸發(fā)器的命名動(dòng)作時(shí)間 觸發(fā)事件 目標(biāo)表名舊值和新值的別名表 動(dòng)作間隔尺寸觸發(fā)動(dòng)作 動(dòng)作時(shí)間條件 動(dòng)作體7.6數(shù)據(jù)庫的完整性（續(xù)）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第45頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系46SQL3的觸發(fā)器實(shí)例例7.26：應(yīng)用于選課表SC的一個(gè)觸發(fā)器。該觸發(fā)器規(guī)定，在修改關(guān)系SC的成績值時(shí)，要求修改后的成績一定不能比原來的低，否則就拒絕修改。

CREATETRIGGERTRIG1 AFTERUPDATEOFGRADEONSC REFERENCING OLDASOLDTUPLENEWASNEWTUPLE FOREACHROW WHEN（OLDTUPLE.GRADE>NEWTUPLE.GRADE）

UPDATESC SETGRADE=OLDTUPLE.GRADE WHEREC#=NEWTUPLE.C#

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第46頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系477.7數(shù)據(jù)庫的安全性7.7.1安全性問題數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫，防止不合法的使用以免數(shù)據(jù)的泄密、更改或破壞。安全性級(jí)別環(huán)境級(jí)：機(jī)房和設(shè)備應(yīng)防止人為物理破壞。職員級(jí)：正確授予用戶訪問數(shù)據(jù)庫的權(quán)限。OS級(jí)：應(yīng)防止未經(jīng)授權(quán)的用戶從OS處著手訪問數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)級(jí)：網(wǎng)絡(luò)軟件內(nèi)部的安全。DBS級(jí)：DBS的職責(zé)是檢查用戶的身份是否合法及使用數(shù)據(jù)庫的權(quán)限是否正確。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第47頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系48(1)讀權(quán)限：允許用戶讀、但不能改數(shù)據(jù)。⑵插入權(quán)限：允許用戶插入新數(shù)據(jù)，但不能改數(shù)據(jù)。⑶修改權(quán)限：允許用戶改但不能刪數(shù)據(jù)。⑷刪除權(quán)限7.7.2權(quán)限問題訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限索引（Index）權(quán)限：允許用戶創(chuàng)建和刪除索引。資源（Resourse）權(quán)限：允許用戶創(chuàng)建新的關(guān)系。修改（Alteration）權(quán)限：允許用戶在關(guān)系結(jié)構(gòu)中加入或刪除屬性。撤消（Drop）權(quán)限：允許用戶撤消關(guān)系。7.7數(shù)據(jù)庫的安全性(續(xù))系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)全文共55頁，當(dāng)前為第48頁。6月-23四川理工學(xué)院計(jì)科系49DBAU1U2U3權(quán)限的授予和回收DBAU1U4U2U5U3權(quán)限轉(zhuǎn)授圖一個(gè)用戶擁有權(quán)限的充分必要條件是在權(quán)限圖中從根結(jié)點(diǎn)到該用戶結(jié)點(diǎn)存在一條路經(jīng)

DBAU1U2U3DBAU1U2U3DBAU1U2U37.7數(shù)據(jù)庫的安全性(續(xù))權(quán)限圖的演變系統(tǒng)實(shí)