數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 中的事務(wù)

定義:

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 中的事務(wù)是作為單個(gè)邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作。事務(wù)可以涉及讀取、插入、更新或刪除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。事務(wù)的關(guān)鍵特征是它是原子的，這意味著事務(wù)中的所有操作都成功完成，或者根本沒有任何操作應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫。

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事務(wù)的關(guān)鍵屬性：ACID 屬性

事務(wù)必須遵守ACID屬性以確保數(shù)據(jù)庫的一致性和可靠性。這些屬性是：

1. 原子性：

   • 原子性確保事務(wù)被視為單個(gè)、不可分割的工作單元。要么執(zhí)行事務(wù)中的所有操作，要么不執(zhí)行。如果事務(wù)的任何部分失敗，整個(gè)事務(wù)將回滾，確保數(shù)據(jù)庫保持一致的狀態(tài)。
   • 示例：如果一筆交易涉及從賬戶 A 向賬戶 B 轉(zhuǎn)賬，原子性可確保整個(gè)轉(zhuǎn)賬完成（從 A 扣除資金并添加到 B）或不執(zhí)行任何操作（不轉(zhuǎn)賬）如果失?。?。

2. 一致性：

   • 一致性確保事務(wù)將數(shù)據(jù)庫從一種有效狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種有效狀態(tài)。任何事務(wù)都不應(yīng)該違反數(shù)據(jù)庫的完整性約束（例如主鍵、外鍵等）。事務(wù)提交后，數(shù)據(jù)庫應(yīng)該始終處于一致狀態(tài)。
   • 示例：在兩個(gè)銀行帳戶之間轉(zhuǎn)賬后，兩個(gè)帳戶中的余額總和應(yīng)保持不變。如果違反數(shù)據(jù)庫一致性規(guī)則，事務(wù)將會(huì)回滾。

3. 隔離：

   • 隔離性確保事務(wù)的操作在執(zhí)行時(shí)對(duì)其他事務(wù)隱藏。即使多個(gè)事務(wù)同時(shí)發(fā)生，每個(gè)事務(wù)也應(yīng)該不知道其他事務(wù)的操作。這可以防止臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀。
   • 示例：如果兩個(gè)用戶同時(shí)從同一個(gè)銀行賬戶轉(zhuǎn)賬，隔離可確保一筆交易不會(huì)干擾另一筆交易，從而防止重復(fù)提款等錯(cuò)誤。

4. 耐用性：

   • 持久性保證一旦事務(wù)提交，其更改就是永久性的，即使在系統(tǒng)崩潰的情況下也是如此。成功提交后，事務(wù)所做的更改將保存到數(shù)據(jù)庫中，并且不會(huì)丟失。
   • 示例：如果用戶成功下訂單，數(shù)據(jù)庫中的更改（例如庫存更新和下訂單）應(yīng)該持續(xù)存在，即使提交后突然斷電也是如此。

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交易類型

1. 簡(jiǎn)單交易：

   • 這些涉及單個(gè)操作，例如讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。例如，簡(jiǎn)單的讀取查詢或更新查詢可以是事務(wù)的一部分。

2. 復(fù)雜交易：

   • 這些涉及多種操作，包括讀取、更新、插入和刪除。復(fù)雜的交易可以是旨在完成業(yè)務(wù)流程的一系列操作，例如將資金從一個(gè)帳戶轉(zhuǎn)移到另一個(gè)帳戶，其中涉及檢查帳戶余額、從一個(gè)帳戶中扣除以及向另一個(gè)帳戶中添加。

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交易生命周期

典型的交易遵循以下步驟：

1. 開始交易：

   • 這標(biāo)志著交易的開始。表示即將執(zhí)行新的交易。

2. 執(zhí)行操作：

   • 事務(wù)執(zhí)行一系列數(shù)據(jù)庫操作，例如選擇、插入、更新或刪除記錄。這些操作作為事務(wù)的一部分按順序執(zhí)行。

3. 提交交易：

   • 所有操作完成后，事務(wù)提交。這意味著事務(wù)所做的所有更改都將永久保存到數(shù)據(jù)庫中。一旦提交，事務(wù)就無法回滾。

4. 回滾事務(wù)：

   • 如果事務(wù)執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或失敗（例如違反約束），事務(wù)將被回滾。這意味著事務(wù)所做的所有更改都將被撤消，并且數(shù)據(jù)庫將返回到其原始狀態(tài)。

5. 結(jié)束交易：

   • 提交或回滾后，事務(wù)結(jié)束。這意味著交易的生命周期已經(jīng)完成。

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交易狀態(tài)

交易在其生命周期內(nèi)必須處于以下狀態(tài)之一：

1. 活躍：

   • 交易的初始狀態(tài)。事務(wù)在執(zhí)行和執(zhí)行操作時(shí)保持此狀態(tài)。

2. 部分承諾：

   • 此狀態(tài)發(fā)生在事務(wù)的最終語句執(zhí)行之后。至此，事務(wù)已完成所有操作，但尚未提交到數(shù)據(jù)庫。

3. 失敗：

   • 當(dāng)發(fā)現(xiàn)交易無法正常執(zhí)行時(shí)，它會(huì)進(jìn)入失敗狀態(tài)，通常是由于約束沖突或系統(tǒng)故障等問題。

4. 已中止：

   • 事務(wù)回滾并且數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到事務(wù)開始之前的狀態(tài)后，進(jìn)入中止狀態(tài)。

5. 承諾：

   • 事務(wù)在所有操作成功完成后進(jìn)入已提交狀態(tài)，并且其更改已永久應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫。

6. 終止：

   • 如果事務(wù)已提交或中止，則該事務(wù)被視為已終止。一旦事務(wù)達(dá)到已提交或已中止?fàn)顟B(tài)，就無法重新啟動(dòng)。

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DBMS 中的時(shí)間表

schedule 是按特定順序執(zhí)行的多個(gè)事務(wù)的操作序列。調(diào)度決定了多個(gè)事務(wù)的讀寫操作的執(zhí)行順序。主要目標(biāo)是確定并發(fā)事務(wù)如何交互并確保數(shù)據(jù)庫保持一致狀態(tài)。

時(shí)間表可以是連續(xù)或非連續(xù)。

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時(shí)間表的類型

1. 連續(xù)劇時(shí)間表：
   • 串行計(jì)劃是一種交易一個(gè)接著一個(gè)執(zhí)行而沒有任何交錯(cuò)的計(jì)劃。這意味著一個(gè)事務(wù)的操作在下一個(gè)事務(wù)開始之前完全完成。
   • 在串行調(diào)度中，沒有并發(fā)性，調(diào)度相當(dāng)于順序執(zhí)行事務(wù)。

串行時(shí)間表示例：

• 交易1：T1：讀?。ˋ）；寫（A）；犯罪
• 交易2：T2：讀（B）；寫（B）；犯罪
• 交易是依次執(zhí)行的，操作上沒有重疊。

1. 非連續(xù)劇時(shí)間表：
   • 非串行調(diào)度允許多個(gè)事務(wù)的操作交錯(cuò)。在這種類型的調(diào)度中，事務(wù)是并發(fā)執(zhí)行的，這意味著它們的操作混合在一起。
   • 非串行調(diào)度可能會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，具體取決于操作執(zhí)行的順序，這需要仔細(xì)管理以維護(hù) ACID 屬性。

非連續(xù)劇時(shí)間表示例：

• T1：閱讀（A）；寫(A);
• T2：讀?。˙）；寫(B);
• T1：提交；
• T2：提交；
• 事務(wù)T1和T2的操作是交錯(cuò)的。

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可串行化

可串行性是確保并發(fā)執(zhí)行多個(gè)事務(wù)的結(jié)果與串行執(zhí)行事務(wù)（一個(gè)接一個(gè)）的結(jié)果相同的概念。如果一個(gè)調(diào)度在對(duì)數(shù)據(jù)庫的影響方面等同于串行調(diào)度，則該調(diào)度被稱為可序列化。

重要性：

可串行化的目標(biāo)是確保并發(fā)事務(wù)不會(huì)導(dǎo)致沖突或異常（例如臟讀、丟失更新等）并且數(shù)據(jù)庫保持一致的狀態(tài)。

可序列化有兩種主要類型：

1. 可串行化沖突：
   • 如果一個(gè)調(diào)度可以通過交換非沖突操作轉(zhuǎn)換為串行調(diào)度，那么它就是沖突可串行化的。如果兩個(gè)操作來自不同的事務(wù)，訪問相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)，并且其中至少一個(gè)是寫操作，則認(rèn)為它們是沖突的。
   • 沖突操作：
     • 當(dāng)一個(gè)事務(wù)讀取另一事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，會(huì)發(fā)生讀寫沖突。
     • 當(dāng)兩個(gè)事務(wù)都寫入同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生寫-寫沖突。

可串行化沖突示例:

• 時(shí)間表：
  • T1：寫入（A）；
  • T2：寫入（B）；
  • T1：讀?。˙）；
  • T2：閱讀（A）；
• 此調(diào)度可以重新排列為串行調(diào)度，并且可以沖突串行化。

1. 查看可序列化性：
   • 如果調(diào)度在最終結(jié)果方面等同于串行調(diào)度，即發(fā)生相同的讀取和寫入，并且事務(wù)被正確序列化，則該調(diào)度是視圖可串行化的。然而，在視圖可序列化性中，操作不一定必須像沖突可序列化性中那樣交換。

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沖突等價(jià)、沖突可序列化

• 等效沖突：

  • 如果兩個(gè)調(diào)度包含相同的操作，操作的順序相同，并且保留沖突操作的順序，則稱它們是沖突等效。這意味著兩個(gè)計(jì)劃中的事務(wù)交錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生相同的結(jié)果，確保它們是沖突等價(jià)的。

• 可序列化沖突：

  • 如果一個(gè)調(diào)度表的事務(wù)可以重新排列以形成一個(gè)串行調(diào)度表，從而保持沖突順序，那么該調(diào)度表就是沖突可序列化的。簡(jiǎn)單來說，如果事務(wù)可以在不違反數(shù)據(jù)一致性的情況下序列化，即保持沖突操作的順序，則調(diào)度是沖突可序列化的。

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沖突可串行性和沖突等效計(jì)劃示例

讓我們考慮以下交易及其操作：

• 交易T1：讀取(A)；寫（A）；犯罪
• 交易T2：讀取(A)；寫（A）；犯罪

時(shí)間表1：

T1: Read(A);
T2: Read(A);
T1: Write(A);
T2: Write(A);
T1: Commit;
T2: Commit;

時(shí)間表2：

T2: Read(A);
T1: Read(A);
T2: Write(A);
T1: Write(A);
T1: Commit;
T2: Commit;

沖突可串行性檢查：

• 時(shí)間表 1 和 時(shí)間表 2 是 沖突等效，因?yàn)闆_突操作（在 A 上讀/寫）的順序保持不變。兩個(gè)調(diào)度都可以轉(zhuǎn)換為串行調(diào)度：
  • T1：閱讀（A）；寫（A）；承諾；
  • T2：閱讀（A）；寫（A）；承諾；
• 因此，兩個(gè)調(diào)度都是可序列化沖突。

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事務(wù)隔離性和原子性

除了事務(wù)的基本屬性（例如 ACID 屬性）之外，管理事務(wù)失敗是維護(hù)數(shù)據(jù)庫一致性和可靠性的一個(gè)重要方面。當(dāng)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，數(shù)據(jù)庫必須確保事務(wù)期間的任何失敗都不會(huì)破壞數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，并保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的原子性和一致性。本節(jié)討論故障處理如何影響 DBMS 中的事務(wù)隔離和原子性。

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原子性和故障處理

原子性 是事務(wù)的屬性，可確保將其視為單個(gè)不可分割的工作單元。這意味著事務(wù)要么完全完成，要么根本不執(zhí)行。如果事務(wù)的任何部分失敗，則必須回滾整個(gè)事務(wù)，以確保不會(huì)將部分更改應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫。

當(dāng)事務(wù)失敗時(shí)，它對(duì)數(shù)據(jù)庫可能產(chǎn)生的任何影響都必須撤消，以便數(shù)據(jù)庫可以返回到事務(wù)開始之前的狀態(tài)。在允許并發(fā)執(zhí)行事務(wù)的系統(tǒng)中，如果事務(wù) T1 失敗，則所有依賴于 T1 的事務(wù)（即，讀取或?qū)懭胧?T1 影響的數(shù)據(jù)的任何事務(wù) T2）也必須中止，以保留數(shù)據(jù)庫的原子性。如果一個(gè)事務(wù)依賴于另一個(gè)失敗的事務(wù)，它不應(yīng)該留下部分更改或不一致的數(shù)據(jù)。

為了防止事務(wù)執(zhí)行期間出現(xiàn)不一致，管理規(guī)定事務(wù)操作順序的時(shí)間表至關(guān)重要，尤其是當(dāng)事務(wù)失敗時(shí)。需要限制某些類型的計(jì)劃，以確保能夠正確管理故障。

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可恢復(fù)的時(shí)間表

可恢復(fù)調(diào)度 是一種事務(wù) T2 僅在其依賴的事務(wù) T1 提交后才提交的調(diào)度。簡(jiǎn)單來說，如果事務(wù) T2 讀取事務(wù) T1 寫入的數(shù)據(jù)，則 T1 必須在 T2 之前提交。這確保 T2 不會(huì)基于未提交的事務(wù)提交更改，從而防止回滾 T1 也需要回滾 T2 的情況。

違反此規(guī)則的計(jì)劃稱為不可恢復(fù)的計(jì)劃。例如，如果T2在讀取T1寫入的數(shù)據(jù)后提交，但T1失敗并回滾，則數(shù)據(jù)庫無法恢復(fù)到一致狀態(tài)，因?yàn)門2的提交依賴于T1未提交的更改。在這種情況下，T2 就無法撤銷，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

不可恢復(fù)的時(shí)間表示例：
在不可恢復(fù)的時(shí)間表中，假設(shè)：

• 事務(wù) T6 將數(shù)據(jù)寫入項(xiàng)目 A。
• 事務(wù)T7讀取T6寫入的A的值并立即提交。

如果 T6 在提交之前失敗，T7 依賴于 T6 所做的未提交的更改。由于T7已經(jīng)提交，我們無法回滾T7，從而導(dǎo)致無法從T6的故障中恢復(fù)的情況。這會(huì)導(dǎo)致不可恢復(fù)的時(shí)間表。

為了使調(diào)度可恢復(fù)，T7 應(yīng)該將其提交延遲到 T6 提交之后，確保 T7 不依賴于 T6 中未提交的數(shù)據(jù)。

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無級(jí)聯(lián)時(shí)間表

即使計(jì)劃是可恢復(fù)的，它仍然可能導(dǎo)致事務(wù)失敗恢復(fù)期間出現(xiàn)問題，特別是在發(fā)生級(jí)聯(lián)回滾時(shí)。 級(jí)聯(lián)回滾是指一個(gè)事務(wù)的失敗導(dǎo)致其他依賴事務(wù)回滾的連鎖反應(yīng)。當(dāng)事務(wù)讀取另一個(gè)未提交事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。

例如，考慮以下場(chǎng)景：

• 事務(wù) T8 將值寫入數(shù)據(jù)項(xiàng) A，該值由事務(wù) T9 讀取。
• 事務(wù) T9 將一個(gè)值寫入 A，然后由事務(wù) T10 讀取該值。
• 如果T8失敗，依賴于T8的T9也需要回滾。 T10依賴于T9，也必須回滾。這會(huì)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)回滾效應(yīng)，不必要地撤消多個(gè)事務(wù)的工作。

級(jí)聯(lián)回滾是不可取的，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致大量工作的撤銷，即使只有一個(gè)事務(wù)失敗。為了防止級(jí)聯(lián)回滾，我們可以使用級(jí)聯(lián)調(diào)度。無級(jí)聯(lián)調(diào)度是一種事務(wù)不讀取尚未提交的事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)的調(diào)度。

形式上，級(jí)聯(lián)調(diào)度是這樣一種調(diào)度，對(duì)于任意兩個(gè)事務(wù)T1和T2，如果T2讀取T1寫入的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則T1必須在T2讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)之前提交。這確保沒有事務(wù)可以依賴于未提交的數(shù)據(jù)，并且不會(huì)出現(xiàn)級(jí)聯(lián)回滾。

每個(gè)無級(jí)聯(lián)調(diào)度也是一個(gè)可恢復(fù)調(diào)度。這意味著無級(jí)聯(lián)調(diào)度不僅可以防止級(jí)聯(lián)回滾，還可以確保數(shù)據(jù)庫在事務(wù)失敗時(shí)能夠正確恢復(fù)。

無級(jí)聯(lián)調(diào)度示例：
考慮以下幾點(diǎn)：

• 事務(wù)T8寫入A，T9讀取A。
• 在級(jí)聯(lián)調(diào)度中，T9 只能在 T8 提交后讀取 A。

這保證了除非 T8 成功完成，否則 T9 不會(huì)從 T8 讀取數(shù)據(jù)，從而確保在 T8 失敗時(shí)不需要回滾 T9。

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事務(wù)隔離級(jí)別

事務(wù)隔離確保并發(fā)事務(wù)不會(huì)以違反數(shù)據(jù)庫一致性的方式相互干擾。事務(wù)的隔離級(jí)別定義了該事務(wù)與其他事務(wù)隔離的程度。

有不同的隔離級(jí)別，范圍從低到高隔離：

1. 未提交的讀取：

   • 此隔離級(jí)別允許事務(wù)讀取其他未提交事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)。此級(jí)別可能會(huì)導(dǎo)致諸如臟讀之類的問題，其中事務(wù)讀取稍后可能回滾的數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致結(jié)果不一致。

2. 已提交讀：

   • 該級(jí)別的事務(wù)只能讀取其他事務(wù)已提交的數(shù)據(jù)。雖然這可以防止臟讀，但它仍然可能導(dǎo)致不可重復(fù)讀取，其中一個(gè)事務(wù)讀取相同的數(shù)據(jù)兩次并獲得不同的結(jié)果，因?yàn)榱硪粋€(gè)事務(wù)同時(shí)修改了數(shù)據(jù)。

3. 可重復(fù)閱讀：

   • 此級(jí)別可防止臟讀和不可重復(fù)讀。但是，它仍然允許幻讀，如果其他事務(wù)插入或刪除記錄，事務(wù)可能會(huì)遇到不同的行集。

4. 可序列化：

   • 這是最高的隔離級(jí)別。它確保并發(fā)事務(wù)的結(jié)果與事務(wù)一個(gè)接一個(gè)地串行執(zhí)行的結(jié)果相同。這可以防止臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀，但由于其嚴(yán)格的性質(zhì)，可能會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生影響。

為數(shù)據(jù)庫或事務(wù)選擇的隔離級(jí)別會(huì)影響數(shù)據(jù)一致性和性能之間的平衡，較高的隔離級(jí)別通常會(huì)因并發(fā)限制較大而導(dǎo)致性能變慢。

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DBMS 中的并發(fā)控制

并發(fā)控制是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的一個(gè)關(guān)鍵方面，它確保正確的事務(wù)執(zhí)行，同時(shí)允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)執(zhí)行。并發(fā)控制的目標(biāo)是在面對(duì)事務(wù)交錯(cuò)和故障場(chǎng)景時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的一致性和完整性。本節(jié)涵蓋基于鎖的協(xié)議，包括各種鎖定模式、兩階段鎖定協(xié)議、死鎖處理機(jī)制和基于時(shí)間戳的協(xié)議.

基于鎖的協(xié)議

鎖定是 DBMS 中用于防止并發(fā)執(zhí)行事務(wù)之間發(fā)生沖突的基本機(jī)制。鎖應(yīng)用于數(shù)據(jù)項(xiàng)以控制訪問，確保多個(gè)事務(wù)不會(huì)違反數(shù)據(jù)庫的完整性。在基于鎖的并發(fā)控制中，事務(wù)在對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)執(zhí)行操作之前獲取鎖，并在操作完成后釋放鎖。

鎖的類型

有多種模式可以鎖定數(shù)據(jù)項(xiàng)。在本節(jié)中，我們將注意力限制在兩種基本模式上：

1. 共享鎖（S）：
   • 當(dāng)事務(wù)只需要讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，它會(huì)持有該數(shù)據(jù)項(xiàng)的共享鎖。
   • 多個(gè)事務(wù)可以同時(shí)持有同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的共享鎖。這允許不同事務(wù)并發(fā)讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)。
   • 共享鎖不允許事務(wù)修改數(shù)據(jù)項(xiàng)。

示例：

• 事務(wù) T1 持有項(xiàng)目 A 的共享鎖并讀取 A。
• 事務(wù) T2 持有項(xiàng)目 A 的共享鎖并讀取 A。
• 兩者都可以讀取數(shù)據(jù)，但不能寫入A。

1. 獨(dú)占鎖（X）：
   • 當(dāng)事務(wù)需要讀取和寫入數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，它會(huì)持有該數(shù)據(jù)項(xiàng)的排他鎖。
   • 任何時(shí)候只有一個(gè)事務(wù)可以持有特定數(shù)據(jù)項(xiàng)的排他鎖。如果一個(gè)事務(wù)擁有排它鎖，則其他事務(wù)無法獲取同一數(shù)據(jù)項(xiàng)的共享鎖或排它鎖。

示例：

• 事務(wù) T1 持有項(xiàng)目 A 的獨(dú)占鎖并對(duì)其進(jìn)行寫入。
• 當(dāng) T1 持有 A 上的獨(dú)占鎖時(shí)，沒有其他事務(wù)可以讀取或?qū)懭?A。

授予鎖

鎖是根據(jù)系統(tǒng)遵循的協(xié)議來授予的，不同的基于鎖的協(xié)議可以控制在事務(wù)執(zhí)行期間如何請(qǐng)求和授予鎖。這些協(xié)議有助于避免沖突，例如更新丟失、臨時(shí)不一致以及其他事務(wù)訪問未提交的數(shù)據(jù)。

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兩階段鎖定協(xié)議 (2PL)

兩階段鎖定協(xié)議是一種廣泛使用的協(xié)議，以確保可序列化性 - 一種保證事務(wù)執(zhí)行方式的屬性，其結(jié)果相當(dāng)于在之后執(zhí)行它們另一個(gè)（連續(xù)的）。兩階段鎖定通過在事務(wù)執(zhí)行期間強(qiáng)制執(zhí)行兩個(gè)階段來確?？纱谢?/p>

1. 成長(zhǎng)階段：

   • 在此階段，事務(wù)可以獲取鎖，但不能釋放任何鎖。
   • 事務(wù)可以請(qǐng)求任意數(shù)量的鎖，但是一旦釋放鎖，就無法獲取任何新的鎖。當(dāng)執(zhí)行第一次解鎖操作時(shí)，此階段結(jié)束。

2. 收縮階段:

   • 在此階段，事務(wù)可以釋放鎖，但無法獲取任何新鎖。
   • 一旦事務(wù)開始釋放鎖，它就無法鎖定任何其他數(shù)據(jù)項(xiàng)。當(dāng)事務(wù)提交或中止時(shí)，此階段結(jié)束。

兩相鎖定協(xié)議保證可串行化，因?yàn)樗梢苑乐规i定圖中的循環(huán)，確保執(zhí)行順序遵循嚴(yán)格的可序列化順序。

示例：

• 事務(wù)T1和T2需要更新數(shù)據(jù)項(xiàng)A和B。使用2PL，兩個(gè)事務(wù)都會(huì)在增長(zhǎng)階段獲取必要的鎖，并在完成操作后（收縮階段）釋放它們。

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死鎖處理

死鎖 當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)正在等待對(duì)方釋放鎖，導(dǎo)致其中一個(gè)都無法繼續(xù)進(jìn)行的情況時(shí)，就會(huì)發(fā)生。這會(huì)造成等待事務(wù)的循環(huán)，除非回滾一個(gè)或多個(gè)事務(wù)，否則無法解決該循環(huán)。

預(yù)防死鎖

死鎖預(yù)防技術(shù)旨在通過對(duì)事務(wù)行為進(jìn)行限制來避免死鎖的發(fā)生。防止死鎖的一種常見策略是使用時(shí)間戳來確定事務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

基于時(shí)間戳的死鎖預(yù)防方案

有兩種使用時(shí)間戳的著名死鎖預(yù)防方案：

1. 等待死亡計(jì)劃：
   • 這是一種非搶占式死鎖預(yù)防技術(shù)。
   • 如果事務(wù) Ti 請(qǐng)求 Tj 持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則僅當(dāng)其時(shí)間戳小于 Tj 的時(shí)間戳（即 Ti 早于 Tj）時(shí)才允許 Ti 等待。
   • 如果 Ti 的時(shí)間戳大于 Tj，則 Ti 會(huì)回滾（即 Ti“死亡”）。

示例：

• 如果事務(wù) T14、T15 和 T16 的時(shí)間戳分別為 5、10 和 15：
  • 如果 T14 請(qǐng)求 T15 持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，T14 將等待，因?yàn)?T14 較舊。
  • 如果T16請(qǐng)求T15持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，T16將被回滾，因?yàn)門16比T15年輕。

1. 傷口等待計(jì)劃：
   • 這是一種搶占式死鎖預(yù)防技術(shù)。
   • 如果事務(wù) Ti 請(qǐng)求 Tj 持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則僅當(dāng)其時(shí)間戳大于 Tj 的時(shí)間戳（即 Ti 比 Tj 年輕）時(shí)才允許 Ti 等待。
   • 如果Ti的時(shí)間戳小于Tj的時(shí)間戳，Ti搶占Tj，并且Tj被回滾（即Tj被Ti“傷害”）。

示例：

• 如果事務(wù) T14、T15 和 T16 的時(shí)間戳分別為 5、10 和 15：
  • 如果T14請(qǐng)求T15持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，T14將搶占T15，導(dǎo)致T15回滾。
  • 如果T16請(qǐng)求T15持有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，T16將等待，因?yàn)樗萒15年輕。

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基于時(shí)間戳的協(xié)議

除了基于鎖的協(xié)議之外，基于時(shí)間戳的協(xié)議還管理數(shù)據(jù)庫中的并發(fā)性。這些協(xié)議使用時(shí)間戳來排序事務(wù)并解決沖突，確保系統(tǒng)的行為就像事務(wù)是串行執(zhí)行的一樣。

時(shí)間戳及其作用

時(shí)間戳是創(chuàng)建交易時(shí)分配給交易的數(shù)值。交易的時(shí)間戳決定了其優(yōu)先級(jí)——較低的時(shí)間戳值表示較舊的交易，較高的值表示較新的交易。

1. W 時(shí)間戳(Q):

   • 這表示已成功對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng) Q 執(zhí)行寫入操作的任何事務(wù)的最大時(shí)間戳。
   • 它有助于識(shí)別修改數(shù)據(jù)項(xiàng)的最后一筆交易。

2. R-時(shí)間戳(Q):

   • 這表示已成功對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng) Q 執(zhí)行讀取操作的任何事務(wù)的最大時(shí)間戳。
   • 它有助于識(shí)別讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)的最后一個(gè)事務(wù)。

時(shí)間戳排序協(xié)議

時(shí)間戳排序協(xié)議通過根據(jù)時(shí)間戳對(duì)事務(wù)執(zhí)行總排序來確?？尚蛄谢Ｔ搮f(xié)議要求：

• 如果一個(gè)事務(wù) Ti 寫入數(shù)據(jù)項(xiàng) Q，而另一個(gè)事務(wù) Tj 讀取或?qū)懭?Q，則 Ti 的時(shí)間戳必須小于 Tj。
• 類似地，如果 Ti 讀取數(shù)據(jù)項(xiàng) Q，Tj 寫入 Q，則 Ti 的時(shí)間戳必須小于 Tj。

該協(xié)議根據(jù)事務(wù)的時(shí)間戳而不是鎖來解決沖突。

示例：

• 時(shí)間戳為 10 的事務(wù) T1 寫入數(shù)據(jù)項(xiàng) A。
• 時(shí)間戳為 12 的事務(wù) T2 讀取數(shù)據(jù)項(xiàng) A。
• 時(shí)間戳排序協(xié)議確保 T1 的寫入操作發(fā)生在 T2 的讀取操作之前，從而保持正確的事務(wù)順序。

以上是事務(wù)和并發(fā)控制：DBMS的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！