數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用 習(xí)題及答案 第六章

習(xí)題66.1什么是事務(wù)？它與一般的程序有什么不同？為什么一般程序不提ACID特性？答：事務(wù)代表了用戶要完成的一項(xiàng)工作任務(wù)，是將一組數(shù)據(jù)庫操作打包起來形成一個(gè)邏輯獨(dú)立的工作單元，這個(gè)工作單元不可分割，其中包含的數(shù)據(jù)庫操作要么全部都發(fā)生，要么全部都不發(fā)生。程序和事務(wù)是兩個(gè)不同的概念，程序雖然也包含一組操作，但這組操作沒有蘊(yùn)含不可分割的原子性概念，程序執(zhí)行過程中可能會(huì)出錯(cuò)或發(fā)生異常。程序一般不提ACID特性，原因在于程序通常處理的是內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)一致性體現(xiàn)在程序代碼邏輯中。如果需要保證非易失性數(shù)據(jù)的ACID特性，則程序中可以包含一個(gè)或多個(gè)事務(wù)，通過事務(wù)來處理ACID特性。6.2什么是日志文件？為什么要使用日志文件？登記日志文件時(shí)為什么必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫？日志文件能否和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在一起，為什么？答：日志文件是用來記錄對數(shù)據(jù)庫每一次更新活動(dòng)的文件。使用日志文件，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)根據(jù)日志文件中的記錄可以將數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫事務(wù)執(zhí)行之前的狀態(tài)，也可以重新執(zhí)行一個(gè)事務(wù)，保證數(shù)據(jù)庫處于一個(gè)一致的狀態(tài)。登記日志文件時(shí)必須先寫日志文件，后寫數(shù)據(jù)庫。原因是事務(wù)執(zhí)行過程中可能發(fā)生故障數(shù)據(jù)庫一致性遭到破壞，此時(shí)需要通過日志文件進(jìn)行恢復(fù)。日志文件必須和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在不同的磁盤上，避免磁盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫和日志文件都遭到破壞，數(shù)據(jù)庫無法恢復(fù)。6.3數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中常見的故障有哪幾類？試述對各類故障的恢復(fù)策略。答：數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中常見的故障有：事務(wù)故障、系統(tǒng)故障、介質(zhì)故障。事務(wù)故障是在事務(wù)執(zhí)行過程中發(fā)生的故障，事務(wù)故障一定在事務(wù)提交前發(fā)生，這時(shí)應(yīng)撤消（Undo）該事務(wù)對數(shù)據(jù)庫一切更新，是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對用戶透明。系統(tǒng)故障是指造成系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)并要求系統(tǒng)重新啟動(dòng)的事件。系統(tǒng)故障會(huì)使內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失，這樣會(huì)使已提交的事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的更新還留在工作區(qū)而未寫入數(shù)據(jù)庫，所以，對所有已提交的事務(wù)需要重做，而對未提交的事務(wù)必須撤消所有對數(shù)據(jù)庫的更新?；謴?fù)是由系統(tǒng)在重新啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)完成的，不須用戶的干預(yù)。介質(zhì)故障是指外存故障，如磁盤損壞、磁頭碰撞、瞬時(shí)強(qiáng)磁場干擾等，這類故障將使數(shù)據(jù)庫受到破環(huán)。發(fā)生介質(zhì)故障后，磁盤上的數(shù)據(jù)都可能被破壞。這時(shí)，恢復(fù)的方法是重裝數(shù)據(jù)庫，然后重做已經(jīng)完成的事務(wù)。6.4什么是檢查點(diǎn)？設(shè)置檢查點(diǎn)有什么作用？設(shè)置檢查點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)將做什么動(dòng)作？答：檢查點(diǎn)是一個(gè)數(shù)據(jù)庫事件，DBMS按一定的間隔在日志文件中設(shè)置一個(gè)檢查點(diǎn)。采用檢查點(diǎn)技術(shù)，在系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)，記入重做隊(duì)列的事務(wù)，只是從最近一個(gè)檢查點(diǎn)之后到發(fā)生故障時(shí)已提交的事務(wù)，這樣可以大大減少重做的工作量。檢查點(diǎn)發(fā)生時(shí)要暫停事務(wù)執(zhí)行，將上一個(gè)檢查點(diǎn)之后已提交事務(wù)留在內(nèi)存工作區(qū)所有更新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，并在日志文件中寫入一個(gè)檢查點(diǎn)記錄。6.5給予下述問題的簡要回答。什么是并發(fā)？答：多個(gè)事務(wù)在時(shí)間上交叉執(zhí)行并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，這種執(zhí)行方式稱為并發(fā)存取。并發(fā)操作會(huì)引起什么問題？答：丟失修改（更新）、不可重復(fù)讀、讀“臟”數(shù)據(jù)。什么是丟失更新？答：當(dāng)兩個(gè)事務(wù)T1和T2先后對同一數(shù)據(jù)對象A進(jìn)行修改并寫入數(shù)據(jù)庫，后寫入的結(jié)果會(huì)覆蓋掉先寫入的結(jié)果，導(dǎo)致先寫入的事務(wù)修改結(jié)果丟失了，即丟失修改問題。什么是讀臟數(shù)據(jù)？答：讀“臟”數(shù)據(jù)，簡稱臟讀，是指一個(gè)事務(wù)讀取了另一個(gè)未提交的事務(wù)中的數(shù)據(jù)。什么是讀值不可復(fù)現(xiàn)？答：一個(gè)事務(wù)沒有執(zhí)行任何更新操作，但同一個(gè)查詢操作執(zhí)行兩次或多次，結(jié)果不一致，就說明產(chǎn)生了不可重復(fù)讀的現(xiàn)象，即讀值不可復(fù)現(xiàn)。什么樣的并發(fā)操作是正確的？答：當(dāng)一個(gè)事務(wù)集的并發(fā)調(diào)度與它的某一串行調(diào)度是等價(jià)的，則稱該并發(fā)調(diào)度是可串行化的?？纱谢{(diào)度的結(jié)果保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的一致性，是正確的。串行調(diào)度和可串行化調(diào)度有什么區(qū)別？答：一個(gè)調(diào)度中各個(gè)事務(wù)沒有交叉執(zhí)行而是串行執(zhí)行，則該調(diào)度稱為串行調(diào)度。當(dāng)一個(gè)事務(wù)集的并發(fā)調(diào)度與其某一串行調(diào)度等價(jià)，則稱該并發(fā)調(diào)度是可串行化調(diào)度。6.6有兩個(gè)事務(wù)：T1：lock（A），lock（B），unlock（A），unlock（B）T2：lock（B），unlock（B），lock（A），unlock（A）它們有多少種調(diào)度方式？其中有多少種是可串行化的？答：本題中，合法調(diào)度要求保持事務(wù)內(nèi)部操作的先后次序，且滿足加鎖約束：事務(wù)在數(shù)據(jù)對象R上加鎖則其他事務(wù)不允許在R上加鎖。根據(jù)要求可以枚舉出11種合法的調(diào)度方式，其中包含兩種串行調(diào)度，其余9種并發(fā)調(diào)度都不是可串行化調(diào)度。6.7什么是兩段鎖協(xié)議？什么是嚴(yán)格的2PL協(xié)議？如何實(shí)現(xiàn)2PL協(xié)議？答：兩段鎖協(xié)議（簡稱2PL協(xié)議），是一種能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)調(diào)度可串行化的封鎖協(xié)議。兩段鎖協(xié)議規(guī)定：（1）在任何數(shù)據(jù)對象進(jìn)行讀、寫操作之前，事務(wù)要獲得對數(shù)據(jù)對象的加鎖；（2）在釋放任意一個(gè)鎖之后，事務(wù)不再允許獲得任何其他加鎖。把所有鎖都放在事務(wù)結(jié)束時(shí)釋放的兩段鎖協(xié)議稱為嚴(yán)格的2PL協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)中，兩段鎖協(xié)議把事務(wù)的加鎖過程分成擴(kuò)展和收縮階段，其中擴(kuò)展階段逐步增加鎖，收縮階段逐步釋放鎖。6.8什么叫活鎖？如何防止活鎖？答：系統(tǒng)可能使某個(gè)事務(wù)永遠(yuǎn)處于等待狀態(tài)，得不到封鎖的機(jī)會(huì)，這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)進(jìn)入了活鎖。采用先來先服務(wù)的策略可以防止活鎖。6.9什么叫死鎖？如何預(yù)防和處理死鎖？答：如果系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的事務(wù)都處于等待狀態(tài)，并且每個(gè)事務(wù)都在等待其中另一個(gè)事務(wù)解除封鎖，它才能夠繼續(xù)執(zhí)行下去，結(jié)果造成任何一個(gè)事務(wù)都無法繼續(xù)執(zhí)行，這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)進(jìn)入了死鎖。對付死鎖有兩種方法：一是死鎖預(yù)防；二是死鎖檢測，即發(fā)現(xiàn)死鎖后解除，死鎖檢測比較常用。6.10設(shè)有兩個(gè)事務(wù)的一個(gè)調(diào)度S：T1：Write（A），T2：Write（B），T1：Write（B），T2：Write（A）T1─時(shí)間標(biāo)記為20，T2—時(shí)間標(biāo)記為30。請說明T1，T2在2PL協(xié)議下的執(zhí)行過程，及其等效的串行執(zhí)行次序。答：在2PL協(xié)議下事務(wù)T1和T2的調(diào)度S會(huì)導(dǎo)致死鎖，不存在等效的串行執(zhí)行次序。T1T220XLock（A）Write（A）30XLock（B）Write（B）XLock（B）等待……等待……XLock（A）等待……等待……等待……6.11什么是數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性？兩者之間有什么聯(lián)系和區(qū)別？答：數(shù)據(jù)庫的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或者破壞。數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和相容性，即為了防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯(cuò)誤信息的輸入和輸出。安全性防范的是非法用戶和非法操作，完整性防范的是不合語義的數(shù)據(jù)。6.12假設(shè)有如下兩個(gè)關(guān)系模式：Emp(Eno,Ename,Eage,Salary,Deptno)Dept(Deptno,Dname,Phone,Loc)現(xiàn)在有三個(gè)用戶U1，U2和U3。使用SQL的授權(quán)語句實(shí)現(xiàn)下列要求。U1只能讀Emp關(guān)系中除了Salary以外的所有屬性。答：GRANTSELECT(Eno,Ename,Eage,Deptno)ONTABLEEmpTOU1;U2可以讀、增、刪Dept關(guān)系，并可以修改此關(guān)系的Phone屬性。答：GRANTSELECT,INSERT,DELETE,UPDATE(Phone)ONTABLEDeptTOU2;U3可以讀、增Dept關(guān)系，并可將這些權(quán)限轉(zhuǎn)授給其他用戶。答：GRANTSELECT,INSERTONTABLEDeptTOU3WITHGRANTOPTION;所有用戶可以讀Dept關(guān)系。答：GRANTSELECTONTABLEDeptTOPUBLIC;6.13什么是角色？請針對6.12題目對Dept可以讀、增、刪權(quán)限建立一個(gè)角色，并將這些權(quán)限授予用戶U1、U2和U3。答：角色是命名的權(quán)限集合，可以為一組具有相同權(quán)限的用戶創(chuàng)建一個(gè)角色，簡化授權(quán)的過程。CREATEROLER1;GRANTSELECT,INSERT,DELETEONTABLEDeptTOR1;GRANTR1TOU1,U2,U3;6.14在6.12題目的Emp和Dept關(guān)系上建立一個(gè)視圖：SeniorEmp(Sname,Sage,Salary,Dname)其中Sage>50。并授予U4用戶可以讀該視圖的權(quán)限。請用SQL語言實(shí)現(xiàn)上述要求。答：CREATEVIEWSeniorEmp(Sname,Sage,Salary,Dname)ASSELECTSname,EageasSage,Salary,DnameFROMEmp,DeptWHEREEmp.Deptno=Dept.DeptnoANDEage>50;GRANTSELECTONSeniorEmpTOU4;6.15請用SQL語句創(chuàng)建題目6.12中Emp和Dept關(guān)系，并有以下約束。Dept的主鍵是Deptno,Emp的主鍵是Eno。Emp的外鍵是Deptno，被參考的關(guān)系是Dept。Emp的Eage取值在20~60之間。Dept的Dname是惟一的并且非空。Emp的Salary>1000。答：CREATETABLEEmp(EnoCHAR(10)PRIMARYKEY,EnameCHAR(20),EageINTCHECK(Eage>=20ANDEage<=60),SalaryINTCHECK(Salary>1000),Deptnochar(5)REFERENCESDept(Deptno));CREATETABLEDept(DeptnoCHAR(5)PRIMARYKEY,DnameCHAR(50)UNIQUENOTNULL,PhoneCHAR(12),LocCHAR(100));6.16在題目6.12中定義的Emp關(guān)系中，試用觸發(fā)器表示下列完整性約束。20≤Eage≤60;答：CREATETRIGGEREmpTrig_EageBEFOREINSERT,UPDATEONEmpREFERENCINGNEWASNewTupleFOREACHROWWHEN(NewTuple.Eage<20ORNewTuple.Eage>60)BEGINraise_error('年齡不在有效范圍內(nèi)',16,1);END;1000≤Salary≤10000;答：CREATETRIGGEREmpTrig_SalaryBEFOREINSERT,UPDATEONEmpREFERENCINGNEWASNewTupleFOREACHROWWHEN(NewTuple.Salary<1000ORNewTuple.Salary>10000)BEGINraise_error('工資不在有效范圍內(nèi)',16,1)