数据库武大版8章并发控制1ppt课件Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第八章 并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结并发控制概述多事务执行方式(1)事务串行执行l l每个时刻只有一个事务运行，其他事务必须等到这个事务结束以后方能运行l l不能充分利用系统资源，发挥数据库共享资源的特点并发控制（续）(2)(2)交叉并发方式（交叉并发方式（interleavedconcurrencyinterleavedconcurrency）l l事事务务的的并并行行执执行行是是这这些些并并行行事事务务的的并并行行操操作作轮轮流交叉运行流交叉运行l l是是单单处处理理机机系系统统中中的的并并发发方方式式，能能够够减减少少处处理理机的空闲时间，提高系统的效率机的空闲时间，提高系统的效率并发控制（续）(3)(3)同时并发方式（同时并发方式（simultaneousconcurrencysimultaneousconcurrency）l l多多处处理理机机系系统统中中，每每个个处处理理机机可可以以运运行行一一个个事事务务，多多个个处处理理机机可可以以同同时时运运行行多多个个事事务务，实实现现多个事务真正的并行运行多个事务真正的并行运行l l最理想的并发方式，但受制于硬件环境最理想的并发方式，但受制于硬件环境l l更复杂的更复杂的并发方式机制并发方式机制事务并发执行带来的问题l l可能会存取和存储不正确的数据，破坏事务的隔离性和数据库的一致性l lDBMS必须提供并发控制机制l l并发控制机制是衡量一个DBMS性能的重要标志之一8.1 并发控制概述l l并发控制机制的任务l l对并发操作进行正确调度对并发操作进行正确调度l l保证事务的隔离性保证事务的隔离性l l保证数据库的一致性保证数据库的一致性T1的修改被T2覆盖了！ 读读A=16A=16 AA-3AA-3写回写回A=13A=13 读读A=16A=16 AA-1AA-1写回写回A=15A=15 事务事务 T T2 2事务事务 T T1 1数据不一致实例：飞机订票系统数据不一致实例：飞机订票系统并发操作带来的数据不一致性l l丢失修改（lostupdate）l l不可重复读（non-repeatableread）l l读“脏”数据（dirtyread）1.丢失修改丢失修改是指事务1与事务2从数据库中读入同一数据并修改事务2的提交结果破坏了事务1提交的结果，导致事务1的修改被丢失。2.不可重复读不可重复读是指事务1读取数据后，事务2执行更新操作，使事务1无法再现前一次读取结果。三类不可重复读事务1读取某一数据后：1。事务2对其做了修改，当事务1再次读该数据时，得到与前一次不同的值。2.事务2删除了其中部分记录，当事务1再次读取数据时，发现某些记录神密地消失了。3.事务2插入了一些记录，当事务1再次按相同条件读取数据时，发现多了一些记录。后两种不可重复读有时也称为后两种不可重复读有时也称为幻影幻影现象（现象（phantomphantomrowrow）3.读“脏”数据事务事务1 1修改某一数据，并将其写回磁盘修改某一数据，并将其写回磁盘事务事务2 2读取同一数据后读取同一数据后事务事务1 1由于某种原因被撤消，这时事务由于某种原因被撤消，这时事务1 1已修改过已修改过的数据恢复原值的数据恢复原值事务事务2 2读到的数据就与数据库中的数据不一致，读到的数据就与数据库中的数据不一致，是不正确的数据，又称为是不正确的数据，又称为“ “脏脏” ”数据。数据。图8.1三种数据不一致性T T1 1T T2 2 读读A=16A=16 AA-1AA-1写回写回A=15A=15 读读A=16A=16 AA-1AA-1写回写回A=15A=15(a)丢失修改丢失修改图8.1三种数据不一致性(续) 读读B=100B=100BB*2BB*2写回写回B=200B=200 读读A=50A=50读读B=100B=100求和求和=150=150 读读A=50A=50读读B=200B=200求和求和=250=250(验算不对验算不对) )T T2 2T T1 1(b)不可重复读不可重复读图8.1三种数据不一致性(续) 读读C=200C=200 读读C=100C=100CC*2CC*2写回写回C C ROLLBACKROLLBACKCC恢复为恢复为100100T T2 2T T1 1(c)读读“脏脏”数据数据第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.2封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵一、什么是封锁l l封锁就是事务封锁就是事务T T在对某个数据对象（例如表、记录在对某个数据对象（例如表、记录等）操作之前，先向系统发出请求，对其加锁等）操作之前，先向系统发出请求，对其加锁l l加锁后事务加锁后事务T T就对该数据对象有了一定的控制，在就对该数据对象有了一定的控制，在事务事务T T释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数据对象。据对象。l l封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术8.2封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵二、基本封锁类型l lDBMSDBMS通常提供了多种类型的封锁。一个事务对通常提供了多种类型的封锁。一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制是由某个数据对象加锁后究竟拥有什么样的控制是由封锁的类型决定的。封锁的类型决定的。l l基本封锁类型基本封锁类型l l排它锁（排它锁（eXclusivelockeXclusivelock，简记为，简记为X X锁）锁）l l共享锁（共享锁（SharelockSharelock，简记为，简记为S S锁）锁）排它锁l l排它锁又称为写锁l l若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁共享锁l l共享锁又称为读锁l l若事务T对数据对象A加上S锁，则其它事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁8.2封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵三、锁的相容矩阵Y=Yes，相容的请求，相容的请求N=No，不相容的请求，不相容的请求T1T2XS-XNNYSNYY-YYY第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.3封锁协议l l在运用在运用X X锁和锁和S S锁对数据对象加锁时，需要约定一锁对数据对象加锁时，需要约定一些规则：封锁协议（些规则：封锁协议（LockingProtocolLockingProtocol） l l何时申请何时申请X X锁或锁或S S锁锁l l持锁时间、何时释放持锁时间、何时释放l l 不同的封锁协议，在不同的封锁协议，在不同的程度上不同的程度上为并发操为并发操作的正确调度提供一定的保证作的正确调度提供一定的保证l l常用的封锁协议：三级封锁协议常用的封锁协议：三级封锁协议1级封锁协议l l事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放l l正常结束正常结束（COMMITCOMMIT）l l非正常结束非正常结束（ROLLBACKROLLBACK）l l1 1级封锁协议可防止丢失修改级封锁协议可防止丢失修改l l在在1 1级封锁协议中，如果是读数据，不需要加锁的，级封锁协议中，如果是读数据，不需要加锁的，所以它不能保证可重复读和不读所以它不能保证可重复读和不读“ “脏脏” ”数据。数据。1级封锁协议T T1 1T T2 2 XlockAXlockA获得获得 读读A=16A=16 AA-1AA-1写回写回A=15A=15CommitCommitUnlockAUnlockA XlockAXlockA等待等待等待等待等待等待等待等待获得获得XlockAXlockA读读A=15A=15AA-1AA-1写回写回A=14A=14CommitCommitUnlockAUnlockA没有丢失修改没有丢失修改1级封锁协议 读读A=15A=15 XlockAXlockA获得获得 读读A=16A=16AA-1AA-1写回写回A=15A=15 RollbackRollbackUnlockAUnlockA T T2 2T T1 1读读“脏脏”数据数据1级封锁协议 XlockBXlockB获得获得读读B=100B=100BB*2BB*2写回写回B=200B=200CommitCommitUnlockBUnlockB读读A=50A=50读读B=100B=100求和求和=150=150读读A=50A=50读读B=200B=200求和求和=250=250(验算不对验算不对) )T T2 2T T1 1不可重复读不可重复读2级封锁协议l l1级封锁协议+事务T在读取数据R前必须先加S锁，读完后即可释放S锁l l2级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据。l l在2级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。2级封锁协议不可重复读不可重复读 SclockASclockA获得获得读读A=50A=50UnlockAUnlockASclockBSclockB获得获得读读B=100B=100UnlockBUnlockB 求和求和=150=150 XlockBXlockB等待等待等待等待获得获得XlockBXlockB读读B=100B=100BB*2BB*2写回写回B=200B=200CommitCommitUnlockBUnlockBT T2 2T T1 1SclockASclockA获得获得读读A=50A=50UnlockAUnlockASclockBSclockB获得获得读读B=200B=200UnlockBUnlockB求和求和=250=250(验算不对验算不对) ) T T2 2T T11( (续续) )3级封锁协议l l1级封锁协议+事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放l l3 3级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不可重级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不可重复读。复读。3级封锁协议T T1 1T T2 2 SlockASlockA读读A=50A=50SlockBSlockB读读B=100B=100求和求和=150=150 读读A=50A=50读读B=100B=100求和求和=150=150CommitCommitUnlockAUnlockAUnlockBUnlockB XlockBXlockB等待等待等待等待等待等待 等待等待等待等待等待等待等待等待等待等待获得获得XlockBXlockB读读B=100B=100BB*2BB*2写回写回B=200B=200CommitCommitUnlockBUnlockB 可重复读可重复读3级封锁协议T T1 1T T2 2 XlockCXlockC读读C=100C=100CC*2CC*2写回写回C=200C=200 ROLLBACKROLLBACK(C(C恢复为恢复为100)100)UnlockCUnlockC SlockCSlockC等待等待等待等待等待等待等待等待获得获得SlockCSlockC读读C=100C=100CommitCCommitCUnlockCUnlockC不读不读“脏脏”数据数据4封锁协议小结l l三级协议的主要区别l l什么操作需要申请封锁什么操作需要申请封锁l l何时释放锁（即持锁时间）何时释放锁（即持锁时间）封锁协议小结(续)第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.4活锁和死锁l l封锁技术可以有效地解决并行操作的一致性问题，但也带来一些新的问题l l死锁死锁l l活锁活锁8.4.1活锁如何避免活锁采用先来先服务的策略：当多个事务请求封锁同一数据对象时l l按请求封锁的先后次序对这些事务排队l l该数据对象上的锁一旦释放，首先批准申请队列中第一个事务获得锁。8.4.2死锁T1T2XlockR1.XlockR2等待等待等待等待等待等待.XlockR2.XlockR1等待等待等待等待.解决死锁的方法两类方法1.1.预防死锁预防死锁2.2.死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除1.死锁的预防l l产生死锁的原因是两个或多个事务都已封锁了一些数据对象，然后又都请求对已为其他事务封锁的数据对象加锁，从而出现死等待。l l预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条件死锁的预防（续）预防死锁的方法l l一次封锁法l l顺序封锁法（1）一次封锁法l l要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行部加锁，否则就不能继续执行l l一次封锁法存在的问题：降低并发度一次封锁法存在的问题：降低并发度l l 扩大封锁范围扩大封锁范围l l将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大了将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大了封锁的范围，从而降低了系统的并发度封锁的范围，从而降低了系统的并发度一次封锁法（续）l l难于事先精确确定封锁对象l l数据库中数据是不断变化的，原来不要求封锁的数据，在执行过程中可能会变成封锁对象，所以很难事先精确地确定每个事务所要封锁的数据对象l l解决方法：将事务在执行过程中可能要封锁的数据对象全部加锁，这就进一步降低了并发度。（2）顺序封锁法l l顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序实行封锁。所有事务都按这个顺序实行封锁。l l顺序封锁法存在的问题顺序封锁法存在的问题l l 维护成本高维护成本高l l数据库系统中可封锁的数据对象极其众多，并数据库系统中可封锁的数据对象极其众多，并且随数据的插入、删除等操作而不断地变化，且随数据的插入、删除等操作而不断地变化，要维护这样极多而且变化的资源的封锁顺序非要维护这样极多而且变化的资源的封锁顺序非常困难，成本很高常困难，成本很高顺序封锁法（续）l l难于实现l l事务的封锁请求可以随着事务的执行而动态地决定，很难事先确定每一个事务要封锁哪些对象，因此也就很难按规定的顺序去施加封锁。例：规定数据对象的封锁顺序为例：规定数据对象的封锁顺序为A,B,C,D,EA,B,C,D,E。事务事务T3T3起初要求封锁数据对象起初要求封锁数据对象B,C,EB,C,E，但当它，但当它封锁了封锁了B,CB,C后，才发现还需要封锁后，才发现还需要封锁A A，这样就破，这样就破坏了封锁顺序坏了封锁顺序. .死锁的预防（续）l l结论l l在操作系统中广为采用的预防死锁的策略并不在操作系统中广为采用的预防死锁的策略并不很适合数据库的特点很适合数据库的特点l lDBMSDBMS在解决死锁的问题上更普遍采用的是诊在解决死锁的问题上更普遍采用的是诊断并解除死锁的方法断并解除死锁的方法2.死锁的诊断与解除l l允许死锁发生l l解除死锁l l由由DBMSDBMS的并发控制子系统定期检测系统中的并发控制子系统定期检测系统中是否存在死锁是否存在死锁l l一旦检测到死锁，就要设法解除一旦检测到死锁，就要设法解除检测死锁：超时法l l如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁l l优点：实现简单l l缺点l l有可能误判死锁l l时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现等待图法l l用事务等待图动态反映所有事务的等待情况用事务等待图动态反映所有事务的等待情况l l事务等待图是一个有向图事务等待图是一个有向图GG=(=(T T，U U) )l lT T为结点的集合，每个结点表示正运行的事务为结点的集合，每个结点表示正运行的事务l lU U为边的集合，每条边表示事务等待的情况为边的集合，每条边表示事务等待的情况l l若若T T1 1等待等待T T2 2，则，则T T1 1，T T2 2之间划一条有向边，从之间划一条有向边，从T T1 1指指向向T T2 2l l并发控制子系统周期性地（比如每隔并发控制子系统周期性地（比如每隔1min1min）检）检测事务等待图，如果发现图中存在回路，则表测事务等待图，如果发现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁。示系统中出现了死锁。死锁的诊断与解除（续）l l解除死锁l l选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有的锁，使其它事务能继续运行下去。第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.5并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的二、如何保证并发操作的调度是正确的8.5并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的二、如何保证并发操作的调度是正确的一、什么样的并发操作调度是正确的l l计算机系统对并行事务中并行操作的调度是的计算机系统对并行事务中并行操作的调度是的随机的，而不同的调度可能会产生不同的结果。随机的，而不同的调度可能会产生不同的结果。l l将所有事务串行起来的调度策略一定是正确的将所有事务串行起来的调度策略一定是正确的调度策略。调度策略。l l如果一个事务运行过程中没有其他事务在同如果一个事务运行过程中没有其他事务在同时运行，也就是说它没有受到其他事务的干时运行，也就是说它没有受到其他事务的干扰，那么就可以认为该事务的运行结果是正扰，那么就可以认为该事务的运行结果是正常的或者预想的常的或者预想的什么样的并发操作调度是正确的（续）l l以不同的顺序串行执行事务也有可能会产生不同以不同的顺序串行执行事务也有可能会产生不同的结果，但由于不会将数据库置于不一致状态，的结果，但由于不会将数据库置于不一致状态，所以都可以认为是正确的。所以都可以认为是正确的。l l 几个事务的并行执行是正确的，几个事务的并行执行是正确的，当且仅当其结果当且仅当其结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相同。与按某一次序串行地执行它们时的结果相同。这这种并行调度策略称为可串行化（种并行调度策略称为可串行化（SerializableSerializable）的）的调度。调度。什么样的并发操作调度是正确的（续）l l可串行性是并行事务正确性的唯一准则例：现在有两个事务，分别包含下列操作：例：现在有两个事务，分别包含下列操作： 事务事务1 1：读：读B B；A=B+1A=B+1；写回；写回A A；事务事务2 2：读：读A A；B=A+1B=A+1；写回；写回B B；假设假设A A的初值为的初值为2 2，B B的初值为的初值为2 2。什么样的并发操作调度是正确的（续）l l对这两个事务的不同调度策略l l串行执行串行执行l l串行调度策略串行调度策略1 1l l串行调度策略串行调度策略2 2l l交错执行交错执行l l不可串行化的调度不可串行化的调度l l可串行化的调度可串行化的调度(a)串行调度策略，正确的调度SlockBY=B=2UnlockBXlockAA=Y+1写回写回A(=3)UnlockASlockAX=A=3UnlockAXlockBB=X+1写回写回B(=4)UnlockBT1T2(b)串行调度策略，正确的调度SlockBY=B=3UnlockBXlockAA=Y+1写回写回A(=4)UnlockASlockAX=A=2UnlockAXlockBB=X+1写回写回B(=3)UnlockBT1T2(c)不可串行化的调度SlockBY=B=2UnlockBXlockAA=Y+1写回写回A(=3)UnlockASlockAX=A=2UnlockAXlockBB=X+1写回写回B(=3)UnlockBT1T2(c)不可串行化的调度(续)l l由于其执行结果与由于其执行结果与(a)(a)、(b)(b)的结果都不同，所的结果都不同，所以是错误的调度。以是错误的调度。(d)可串行化的调度SlockBY=B=2UnlockBXlockAA=Y+1写回写回A(=3)UnlockASlockA等待等待等待等待等待等待X=A=3UnlockAXlockBB=X+1写回写回B(=4)UnlockBT1T2(d)可串行化的调度（续）l l由于其执行结果与串行调度（由于其执行结果与串行调度（a a）的执行结）的执行结果相同，所以是正确的调度。果相同，所以是正确的调度。8.5并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的二、如何保证并发操作的调度是正确的二、如何保证并发操作的调度是正确的l l为了保证并行操作的正确性，为了保证并行操作的正确性，DBMSDBMS的并行控制的并行控制机制必须提供一定的手段来保证调度是可串行化机制必须提供一定的手段来保证调度是可串行化的。的。l l从理论上讲，在某一事务执行时禁止其他事务执从理论上讲，在某一事务执行时禁止其他事务执行的调度策略一定是可串行化的调度，这也是最行的调度策略一定是可串行化的调度，这也是最简单的调度策略，但这种方法实际上是不可行的，简单的调度策略，但这种方法实际上是不可行的，因为它使用户不能充分共享数据库资源。因为它使用户不能充分共享数据库资源。如何保证并发操作的调度是正确的（续）l l保证并发操作调度正确性的方法l l封锁方法：封锁方法：两段锁两段锁（Two-PhaseLockingTwo-PhaseLocking，简，简称称2PL2PL）协议协议l l时标方法时标方法l l乐观方法乐观方法第八章 并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.6两段锁协议l l两段锁协议的内容1.在对任何数据进行读、写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁2.在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。两段锁协议（续）l l“两段”锁的含义l l事务分为两个阶段事务分为两个阶段l l 第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段；第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段；l l 第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。两段锁协议（续）例：例：事务事务1 1的封锁序列：的封锁序列：SlockA.SlockB.XlockC.UnlockB.UnlockA.SlockA.SlockB.XlockC.UnlockB.UnlockA.UnlockCUnlockC；事务事务2 2的封锁序列：的封锁序列：SlockA.UnlockA.SlockB.XlockC.UnlockC.SlockA.UnlockA.SlockB.XlockC.UnlockC.UnlockBUnlockB；事务事务1 1遵守两段锁协议，而事务遵守两段锁协议，而事务2 2不遵守两段协议。不遵守两段协议。两段锁协议（续）l l并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这并行执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务的所有并行调度策略都是可串行化的。些事务的所有并行调度策略都是可串行化的。所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果所有遵守两段锁协议的事务，其并行执行的结果一定是正确的一定是正确的l l事务遵守两段锁协议是可串行化调度的事务遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件充分条件，而不是必要条件而不是必要条件l l可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合可串行化的调度中，不一定所有事务都必须符合两段锁协议。两段锁协议。两段锁协议（续）T T1 1SlockBSlockB读读B=2B=2Y=BY=BXlockAXlockA A=Y+1A=Y+1写回写回A=3A=3UnlockBUnlockBUnlockAUnlockA T2SlockA等待等待等待等待等待等待等待等待等待等待SlockA读读A=3Y=AXlockBB=Y+1写回写回B=4UnlockBUnlockAT1SlockB读读B=2Y=BUnlockBXlockAA=Y+1写回写回A=3UnlockAT2SlockA等待等待等待等待等待等待等待等待SlockA读读A=3X=AUnlockAXlockBB=X+1写回写回B=4UnlockB(a)遵守两段锁协议遵守两段锁协议(b)不遵守两段锁协议不遵守两段锁协议T1SlockB读读B=2Y=BUnlockBXlockAA=Y+1写回写回A=3UnlockAT2SlockA读读A=2X=AUnlockAXlockB等待等待XlockBB=X+1写回写回B=3UnlockB(c)不遵守两段锁协议不遵守两段锁协议两段锁协议（续）l l两段锁协议与防止死锁的一次封锁法l l一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行，因用的数据全部加锁，否则就不能继续执行，因此一次封锁法遵守两段锁协议此一次封锁法遵守两段锁协议l l但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议要使用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议的事务可能发生死锁的事务可能发生死锁两段锁协议（续）图图8.78.7遵守两段锁协议的事务发生死锁遵守两段锁协议的事务发生死锁T1SlockB读读B=2XlockA等待等待等待等待T2SlockA读读A=2XlockA等待等待两段锁协议（续）l l两段锁协议与三级封锁协议l l两类不同目的的协议两类不同目的的协议l l两段锁协议两段锁协议l l保证并发调度的正确性保证并发调度的正确性l l三级封锁协议三级封锁协议l l在不同程度上保证数据一致性在不同程度上保证数据一致性l l遵守第三级封锁协议必然遵守两段协议遵守第三级封锁协议必然遵守两段协议第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.7封锁的粒度8.7.1封锁粒度8.7.2多粒度封锁8.7.3意向锁8.7.1封锁粒度一、什么是封锁粒度二、选择封锁粒度的原则一、什么是封锁粒度l lX X锁和锁和S S锁都是加在某一个数据对象上的锁都是加在某一个数据对象上的l l封锁的对象封锁的对象: :逻辑单元，物理单元逻辑单元，物理单元 例：在关系数据库中，封锁对象：例：在关系数据库中，封锁对象：l l逻辑单元逻辑单元: :属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、属性值、属性值集合、元组、关系、索引项、整个索引、整个数据库等整个索引、整个数据库等l l物理单元：页（数据页或索引页）、物理记录等物理单元：页（数据页或索引页）、物理记录等什么是封锁粒度（续）l l封锁对象可以很大也可以很小封锁对象可以很大也可以很小例：例： 对整个数据库加锁对整个数据库加锁对某个属性值加锁对某个属性值加锁l l封锁对象的大小称为封锁的粒度封锁对象的大小称为封锁的粒度(Granularity)(Granularity)l l多粒度封锁多粒度封锁(multiplegranularitylocking)(multiplegranularitylocking)l l在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不同的在一个系统中同时支持多种封锁粒度供不同的事务选择事务选择8.7.1封锁粒度一、什么是封锁粒度二、选择封锁粒度的原则二、选择封锁粒度的原则l l封锁的粒度越大，小，l l系统被封锁的对象少，多，l l并发度小，高，l l系统开销小，大，l l选择封锁粒度：考虑封锁机构和并发度两个因素考虑封锁机构和并发度两个因素对系统开销与并发度进行权衡对系统开销与并发度进行权衡选择封锁粒度的原则（续）l l需要处理多个关系的大量元组的用户事务：以需要处理多个关系的大量元组的用户事务：以数据库为封锁单位；数据库为封锁单位；l l需要处理大量元组的用户事务：以关系为封锁需要处理大量元组的用户事务：以关系为封锁单元；单元；l l只处理少量元组的用户事务：以元组为封锁单只处理少量元组的用户事务：以元组为封锁单位位8.7封锁的粒度8.7.1封锁粒度8.7.2多粒度封锁8.7.3意向锁8.7.2多粒度封锁l l多粒度树l l以树形结构来表示多级封锁粒度以树形结构来表示多级封锁粒度l l根结点是整个数据库，表示最大的数据粒度l l叶结点表示最小的数据粒度多粒度封锁（续）例：三级粒度树。根结点为数据库，数据库的子结例：三级粒度树。根结点为数据库，数据库的子结点为关系，关系的子结点为元组。点为关系，关系的子结点为元组。数据库数据库关系关系Rn关系关系R1元组元组元组元组元组元组元组元组多粒度封锁协议l l允许多粒度树中的每个结点被独立地加锁l l对一个结点加锁意味着这个结点的所有后裔结点也被加以同样类型的锁l l在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁：显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁l l显式封锁:直接加到数据对象上的封锁l l隐式封锁:由于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁l l显式封锁和隐式封锁的效果是一样的对某个数据对象加锁时系统检查的内容l l 该数据对象该数据对象l l有无显式封锁与之冲突有无显式封锁与之冲突l l 所有上级结点所有上级结点l l检查本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐式封检查本事务的显式封锁是否与该数据对象上的隐式封锁冲突：锁冲突：( (由上级结点封锁造成的）由上级结点封锁造成的）l l所有下级结点所有下级结点l l看上面的显式封锁是否与本事务的隐式封锁看上面的显式封锁是否与本事务的隐式封锁（将加到下（将加到下级结点的封锁）级结点的封锁）冲突。冲突。8.7封锁的粒度8.7.1封锁粒度8.7.2多粒度封锁8.7.3意向锁8.7.3意向锁l l引进意向锁（intentionlock）目的l l提高对某个数据对象加锁时系统的检查效率提高对某个数据对象加锁时系统的检查效率什么是意向锁l l对任一结点加基本锁，必须先对它的上层结点加意向锁l l如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的下层结点正在被加锁意向锁(续)例：对任一元组例：对任一元组rr加锁，先关系加锁，先关系R R加意向锁加意向锁l l 事务事务T T要对关系要对关系R R加加X X锁锁,系统只要检查根结点数系统只要检查根结点数据库和关系据库和关系R R是否已加了不相容的锁，是否已加了不相容的锁，l l不需要搜索和检查不需要搜索和检查R R中的每一个元组是否加了中的每一个元组是否加了X X锁锁常用意向锁l l意向共享锁(IntentShareLock，简称IS锁)l l意向排它锁(IntentExclusiveLock，简称IX锁)l l共享意向排它锁(ShareIntentExclusiveLock，简称SIX锁)意向锁（续）l lIS锁l l如如果果对对一一个个数数据据对对象象加加ISIS锁锁，表表示示它它的的后后裔裔结结点拟（意向）加点拟（意向）加S S锁。锁。例例：要要对对某某个个元元组组加加S S锁锁，则则要要首首先先对对关关系系和和数数据据库加库加ISIS锁锁意向锁（续）l lIX锁l l如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加IXIX锁，表示它的后裔结锁，表示它的后裔结点拟（意向）加点拟（意向）加X X锁。锁。例：要对某个元组加例：要对某个元组加X X锁，则要首先对关系和数锁，则要首先对关系和数据库加据库加IXIX锁。锁。意向锁（续）l lSIX锁l l如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加SIXSIX锁，表示对它加锁，表示对它加S S锁，锁，再加再加IXIX锁，即锁，即SIX=S+IXSIX=S+IX。例：对某个表加例：对某个表加SIXSIX锁，则表示该事务要读整个锁，则表示该事务要读整个表（所以要对该表加表（所以要对该表加S S锁），同时会更新个别元组锁），同时会更新个别元组（所以要对该表加（所以要对该表加IXIX锁）。锁）。意向锁（续）意向锁的相容矩阵意向锁的相容矩阵T1T2SXISIXSIX-T1T2SXISIXSIX-SYNYNNYSYNYNNYXNNNNNYXNNNNNYISYNISYNYYYYYYYYIXNNIXNNYYNYYNYYSIXNNSIXNNYNNYNNYY-YYYYYY-YYYYYY意向锁（续）l l锁的强度l l锁的强度是指它对其他锁的排斥程度锁的强度是指它对其他锁的排斥程度l l一个事务在申请封锁时以强锁代替弱锁是安全一个事务在申请封锁时以强锁代替弱锁是安全的，反之则不然的，反之则不然SIXXSIX-IS意向锁（续）l l具有意向锁的多粒度封锁方法l l申请封锁时应该按自上而下的次序进行；申请封锁时应该按自上而下的次序进行；l l释放封锁时则应该按自下而上的次序进行释放封锁时则应该按自下而上的次序进行例：事务例：事务T T要对一个数据对象加锁，必须先对它的要对一个数据对象加锁，必须先对它的上层结点加意向锁上层结点加意向锁第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.8Oracle的并发控制l lOracle采用封锁技术保证并发操作的可串行性l lOracle锁的种类l l字典锁l l数据锁（亦称DML锁）1.字典锁l lORACLEDBMSORACLEDBMS内部用于对字典表的封锁内部用于对字典表的封锁l l由由DBMSDBMS在必要的时候自动加锁和释放锁，用户在必要的时候自动加锁和释放锁，用户无权控制无权控制l l字典锁类型字典锁类型l l语法分析锁语法分析锁l lDDLDDL锁锁2.数据锁l l数据锁类型l l共享锁（共享锁（S S锁）锁）l l排它锁（排它锁（X X锁）锁）l l行级共享锁（行级共享锁（RSRS锁）锁）l l行级排它锁（行级排它锁（RXRX锁）锁）l l共享行级排它锁（共享行级排它锁（SRXSRX锁）锁）其中其中RSRS锁、锁、RXRX锁、锁、SRXSRX锁实际上就是锁实际上就是ISIS锁、锁、IXIX锁、锁、SIXSIX锁。锁。数据锁（续）l l封锁粒度l l行级行级l l表级表级数据锁（续）数据锁的相容矩阵数据锁的相容矩阵T1T2SXRSRXSRX-T1T2SXRSRXSRX-SYNYNNYY=YesSYNYNNYY=Yes，表示相容的请求，表示相容的请求XNNNNNYXNNNNNYRSYNYYYYN=NoRSYNYYYYN=No，表示不相容的请求，表示不相容的请求RXNNYYNYRXNNYYNYSRXNNYNNYSRXNNYNNY-YYYYYY-YYYYYY数据锁（续）l l数据封锁的两种方式l l数据封锁由系统控制，对用户是透明的数据封锁由系统控制，对用户是透明的l l允许用户用允许用户用LOCKTABLELOCKTABLE语句显式对封锁对象语句显式对封锁对象加锁加锁数据锁（续）l lORACLE数据锁的特点l l缺省情况下，读数据不加锁缺省情况下，读数据不加锁l lORACLEORACLE通过回滚段（通过回滚段（RollbackSegmentRollbackSegment）来）来保证用户不读保证用户不读“ “脏脏” ”数据和可重复读。数据和可重复读。l l优点：提高数据的并发度优点：提高数据的并发度数据锁（续）l l死锁l l采用死锁诊断与解除法采用死锁诊断与解除法l l周期性诊断系统中有无死锁周期性诊断系统中有无死锁l l存在死锁，则撤消执行更新操作次数最少的存在死锁，则撤消执行更新操作次数最少的事务事务第八章并发控制8.18.1并发控制概述并发控制概述8.28.2封锁封锁8.38.3封锁协议封锁协议8.48.4活锁和死锁活锁和死锁8.58.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.68.6两段锁协议两段锁协议8.78.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle8.8Oracle的并发控制的并发控制8.98.9小结小结8.9小结l l数据共享与数据一致性是一对矛盾数据共享与数据一致性是一对矛盾l l数据库的价值在很大程度上取决于它所能提供的数据共享数据库的价值在很大程度上取决于它所能提供的数据共享度。度。l l数据共享在很大程度上取决于系统允许对数据并发操作的数据共享在很大程度上取决于系统允许对数据并发操作的程度。程度。l l数据并发程度又取决于数据库中的并发控制机制数据并发程度又取决于数据库中的并发控制机制l l另一方面，数据的一致性也取决于并发控制的程度。施加另一方面，数据的一致性也取决于并发控制的程度。施加的并发控制愈多，数据的一致性往往愈好。的并发控制愈多，数据的一致性往往愈好。小结（续）l l数据库的并发控制以事务为单位数据库的并发控制以事务为单位l l数据库的并发控制通常使用封锁机制数据库的并发控制通常使用封锁机制l l两类最常用的封锁两类最常用的封锁l l不同级别的封锁协议提供不同的数据一致性保证，不同级别的封锁协议提供不同的数据一致性保证，提供不同的数据共享度。提供不同的数据共享度。l l三级封锁协议三级封锁协议小结（续）l l并发控制机制调度并发事务操作是否正确的判别并发控制机制调度并发事务操作是否正确的判别准则是可串行性准则是可串行性l l并发操作的正确性则通常由两段锁协议来保证。并发操作的正确性则通常由两段锁协议来保证。l l两段锁协议是可串行化调度的充分条件，但不两段锁协议是可串行化调度的充分条件，但不是必要条件是必要条件小结（续）l l对数据对象施加封锁，带来问题l l活锁：先来先服务l l死锁：l l预防方法l l一次封锁法l l顺序封锁法l l死锁的诊断与解除l l超时法l l等待图法小结（续）l l不同的数据库管理系统提供的封锁类型、封锁协不同的数据库管理系统提供的封锁类型、封锁协议、达到的系统一致性级别不尽相同。但是其依议、达到的系统一致性级别不尽相同。但是其依据的基本原理和技术是共同的。据的基本原理和技术是共同的。 下课了。休息一会儿。休息一会儿。