并發(fā)控制講解

會(huì)計(jì)學(xué)1并發(fā)控制講解問(wèn)題的產(chǎn)生

多事務(wù)執(zhí)行方式串行執(zhí)行T1T2T3交叉并發(fā)執(zhí)行第1頁(yè)/共40頁(yè)問(wèn)題的產(chǎn)生

事務(wù)并發(fā)執(zhí)行帶來(lái)的問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事務(wù)同時(shí)存取同一數(shù)據(jù)的情況可能會(huì)存取和存儲(chǔ)不正確的數(shù)據(jù)，破壞事務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。第2頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述封鎖兩段鎖協(xié)議封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制小結(jié)第3頁(yè)/共40頁(yè)T1的修改被T2覆蓋了！并發(fā)控制概述并發(fā)操作帶來(lái)數(shù)據(jù)的不一致性實(shí)例示例：飛機(jī)訂票系統(tǒng)中的一個(gè)活動(dòng)序列①甲售票點(diǎn)(甲事務(wù))讀出某航班的機(jī)票余額A，設(shè)A=16；②乙售票點(diǎn)(乙事務(wù))讀出同一航班的機(jī)票余額A，也為16；③甲售票點(diǎn)賣(mài)出一張機(jī)票，修改余額A←A-1，所以A為15，把A寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；④乙售票點(diǎn)也賣(mài)出一張機(jī)票，修改余額A←A-1，所以A為15，把A寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)結(jié)果：賣(mài)出兩張機(jī)票，數(shù)據(jù)庫(kù)中機(jī)票余額只減少1第4頁(yè)/共40頁(yè)并發(fā)控制概述這種情況稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)的不一致性，是由并發(fā)操作引起的。在并發(fā)操作情況下，對(duì)甲、乙兩個(gè)事務(wù)的操作序列的調(diào)度是隨機(jī)的。若按上面的調(diào)度序列執(zhí)行，甲事務(wù)的修改就被丟失。原因：第4步中乙事務(wù)修改A并寫(xiě)回后覆蓋了甲事務(wù)的修改第5頁(yè)/共40頁(yè)并發(fā)控制概述

并發(fā)操作帶來(lái)的數(shù)據(jù)不一致性丟失修改（LostUpdate）兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2的提交結(jié)果破壞了T1提交的結(jié)果，導(dǎo)致T1的修改被丟失。上面飛機(jī)訂票例子就屬此類(lèi)不可重復(fù)讀（Non-repeatableRead）事務(wù)T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新、刪除或插入操作，使T1無(wú)法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。其中，由執(zhí)行刪除或插入操作引起的不可重復(fù)讀現(xiàn)象也成為“幻象讀”。第6頁(yè)/共40頁(yè)并發(fā)控制概述

并發(fā)操作帶來(lái)的數(shù)據(jù)不一致性讀“臟”數(shù)據(jù)（DirtyRead）事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫(xiě)回磁盤(pán)事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤銷(xiāo)這時(shí)T1已修改過(guò)的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，T2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不一致T2讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)第7頁(yè)/共40頁(yè)并發(fā)控制概述

并發(fā)控制并發(fā)控制就是要用正確的方式調(diào)度并發(fā)操作，避免造成數(shù)據(jù)的不一致性，使用一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不受其他事務(wù)的干擾。并發(fā)控制機(jī)制的任務(wù)對(duì)并發(fā)操作進(jìn)行正確調(diào)度保證事務(wù)的隔離性保證數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性第8頁(yè)/共40頁(yè)并發(fā)控制概述

并發(fā)控制的主要技術(shù)封鎖(Locking)時(shí)間戳(Timestamp)樂(lè)觀控制法

在SQLServer中，并發(fā)控制是通過(guò)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第9頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述

封鎖兩段鎖協(xié)議封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制小結(jié)第10頁(yè)/共40頁(yè)封鎖

什么是封鎖？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。在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其它的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對(duì)象。第11頁(yè)/共40頁(yè)封鎖

基本封鎖類(lèi)型排它鎖（又稱(chēng)為寫(xiě)鎖，簡(jiǎn)記為X鎖）若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖，則：在T釋放A上的鎖之前，只允許T讀取和修改A，其他事務(wù)不能讀取和修改A。共享鎖（又稱(chēng)為讀鎖，簡(jiǎn)記為S鎖）若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上S鎖，則：在T釋放A上的S鎖之前，其他事務(wù)可以讀A，但不能對(duì)A做修改。第12頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述封鎖

兩段鎖協(xié)議封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制小結(jié)第13頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議

DBMS對(duì)并發(fā)事務(wù)不同的調(diào)度可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，什么樣的調(diào)度是正確的？可串行化調(diào)度多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行這些事務(wù)時(shí)的結(jié)果相同?？纱行允遣l(fā)事務(wù)正確調(diào)度的準(zhǔn)則一個(gè)給定的并發(fā)調(diào)度，當(dāng)且僅當(dāng)它是可串行化的，才認(rèn)為是正確調(diào)度第14頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議封鎖協(xié)議

運(yùn)用封鎖方法時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí)需要約定一些規(guī)則何時(shí)申請(qǐng)封鎖持鎖時(shí)間何時(shí)釋放封鎖等

兩段封鎖協(xié)議(Two-PhaseLocking，簡(jiǎn)稱(chēng)2PL)

是最常用的一種封鎖協(xié)議，用于保證事務(wù)的可串行性調(diào)度。第15頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議

兩段鎖協(xié)議指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖

在對(duì)任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫(xiě)操作之前，事務(wù)首先要獲得對(duì)該數(shù)據(jù)的封鎖在釋放一個(gè)封鎖之后，事務(wù)不再申請(qǐng)和獲得任何其他封鎖第16頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議“兩段”鎖的含義事務(wù)分為兩個(gè)階段第一階段是獲得封鎖，也稱(chēng)為擴(kuò)展階段事務(wù)可以申請(qǐng)獲得任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類(lèi)型的鎖，但是不能釋放任何鎖第二階段是釋放封鎖，也稱(chēng)為收縮階段事務(wù)可以釋放任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類(lèi)型的鎖，但是不能再申請(qǐng)任何鎖第17頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議例：事務(wù)Ti遵守兩段鎖協(xié)議，其封鎖序列是：SlockASlockBXlockCUnlockBUnlockAUnlockC；|← 擴(kuò)展階段 →| |← 收縮階段→|事務(wù)Tj不遵守兩段鎖協(xié)議，其封鎖序列是：

SlockAUnlockASlockBXlockCUnlockCUnlockB；第18頁(yè)/共40頁(yè)兩段鎖協(xié)議

事務(wù)遵守兩段鎖協(xié)議是并發(fā)事務(wù)正確調(diào)度的充分條件，而不是必要條件。若并發(fā)事務(wù)都遵守兩段鎖協(xié)議，則對(duì)這些事務(wù)的任何并發(fā)調(diào)度策略都是正確的；若并發(fā)事務(wù)的一個(gè)調(diào)度是正確的，不一定所有事務(wù)都符合兩段鎖協(xié)議第19頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述封鎖兩段鎖協(xié)議

封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制小結(jié)第20頁(yè)/共40頁(yè)封鎖粒度

封鎖對(duì)象的大小稱(chēng)為封鎖粒度(Granularity)

封鎖的對(duì)象：邏輯單元，物理單元例：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，封鎖對(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(kù)等物理單元：頁(yè)（數(shù)據(jù)頁(yè)或索引頁(yè)）、物理記錄等第21頁(yè)/共40頁(yè)封鎖粒度

封鎖粒度與系統(tǒng)的并發(fā)度和并發(fā)控制的開(kāi)銷(xiāo)密切相關(guān)。封鎖的粒度越大，數(shù)據(jù)庫(kù)所能夠封鎖的數(shù)據(jù)單元就越少，并發(fā)度就越小，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)也越?。环怄i的粒度越小，并發(fā)度較高，但系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)也就越大第22頁(yè)/共40頁(yè)封鎖粒度示例：若封鎖粒度是數(shù)據(jù)頁(yè)，事務(wù)T1需要修改元組L1，則T1必須對(duì)包含L1的整個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)A加鎖。如果T1對(duì)A加鎖后事務(wù)T2要修改A中元組L2，則T2被迫等待，直到T1釋放A。如果封鎖粒度是元組，則T1和T2可以同時(shí)對(duì)L1和L2加鎖，不需要互相等待，提高了系統(tǒng)的并行度。又如，事務(wù)T需要讀取整個(gè)表，若封鎖粒度是元組，T必須對(duì)表中的每一個(gè)元組加鎖，開(kāi)銷(xiāo)極大第23頁(yè)/共40頁(yè)封鎖粒度選擇封鎖粒度同時(shí)考慮封鎖開(kāi)銷(xiāo)和并發(fā)度兩個(gè)因素，適當(dāng)選擇封鎖粒度需要處理多個(gè)關(guān)系的大量元組的用戶事務(wù)：以數(shù)據(jù)庫(kù)為封鎖單位需要處理大量元組的用戶事務(wù)：以關(guān)系為封鎖單元只處理少量元組的用戶事務(wù)：以元組為封鎖單位第24頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述封鎖兩段鎖協(xié)議封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制小結(jié)第25頁(yè)/共40頁(yè)

事務(wù)的隔離級(jí)別“鎖”保證了并發(fā)事務(wù)執(zhí)行的隔離性，但在在一些實(shí)際應(yīng)用中，并不要求事務(wù)具有完全的隔離性，可以允許一些“臟讀”、“幻象讀”等的情況存在?？稍O(shè)置事務(wù)的隔離級(jí)別，用于描述一個(gè)事務(wù)必須與其他事務(wù)所進(jìn)行的資源或數(shù)據(jù)更改相隔離的程度。SQLServer的并發(fā)控制第26頁(yè)/共40頁(yè)

事務(wù)的隔離級(jí)別

SQLServer2005支持的隔離級(jí)別（從最低到最高）如下：未提交讀(READUNCOMMITTED)。已提交讀(READCOMMITTED)?？芍貜?fù)讀(REPEATEABLEREAD)?？尚蛄谢纱谢?SERIALIZABLE)。隨著隔離級(jí)別的提高，可以更有效地防止數(shù)據(jù)的不一致性。但是，這將降低事務(wù)的并發(fā)處理能力，會(huì)影響多用戶訪問(wèn)。SQLServer的并發(fā)控制第27頁(yè)/共40頁(yè)SQLServer的并發(fā)控制

事務(wù)的隔離級(jí)別隔離級(jí)別臟讀不可重復(fù)讀幻讀未提交讀是是是已提交讀否是是可重復(fù)讀否否是可串行讀否否否第28頁(yè)/共40頁(yè)

事務(wù)的隔離級(jí)別

隔離級(jí)別可以通過(guò)編程方式進(jìn)行設(shè)置，也可以通過(guò)使用SQL語(yǔ)法設(shè)置：

SETTRANSACTIONISOLATIONLEVEL

{READUNCOMMITTED|READCOMMITTED|

REPEATABLEREAD|SERIALIZABLE}SQLServer的并發(fā)控制第29頁(yè)/共40頁(yè)

鎖的管理在SQLServer2005中，“鎖”由數(shù)據(jù)庫(kù)引擎在內(nèi)部進(jìn)行管理。根據(jù)用戶采取的操作，會(huì)自動(dòng)獲取和釋放鎖。當(dāng)事務(wù)開(kāi)始并在事務(wù)內(nèi)執(zhí)行命令時(shí)，SQLServer2005會(huì)鎖定任何所需的資源以幫助保護(hù)所需隔離級(jí)別的資源。默認(rèn)情況下，行級(jí)鎖定用于數(shù)據(jù)頁(yè)，頁(yè)級(jí)鎖定用于索引頁(yè)。當(dāng)超過(guò)行鎖數(shù)的可配置閾值時(shí)，鎖管理器將自動(dòng)執(zhí)行鎖升級(jí)。SQLServer的并發(fā)控制第30頁(yè)/共40頁(yè)SQLServer支持的鎖類(lèi)型鎖類(lèi)型說(shuō)明共享（S）保護(hù)資源，以便只能對(duì)其進(jìn)行讀取訪問(wèn)。當(dāng)資源上存在共享（S）鎖時(shí)，其他事務(wù)均不能修改數(shù)據(jù)。排他（X）指示數(shù)據(jù)修改，例如插入、更新或刪除。確保不能同時(shí)對(duì)同一資源進(jìn)行多個(gè)更新。更新（U）防止常見(jiàn)形式的死鎖。每次只有一個(gè)事務(wù)可以獲得資源上的U鎖。如果事務(wù)修改資源，則U鎖將轉(zhuǎn)換為X鎖。架構(gòu)在執(zhí)行依賴于表架構(gòu)的操作時(shí)使用。架構(gòu)鎖的類(lèi)型：架構(gòu)修改（Sch-M）和架構(gòu)穩(wěn)定性（Sch-S）。意向建立鎖層次結(jié)構(gòu)。最常見(jiàn)的意向鎖類(lèi)型是IS、IU和IX。這些鎖指示事務(wù)正在處理層次結(jié)構(gòu)中較低級(jí)別的某些資源，而不是所有資源。較低級(jí)別的資源將具有S、U或X鎖。SQLServer的并發(fā)控制第31頁(yè)/共40頁(yè)

可以鎖定的資源SQLServer的并發(fā)控制鎖說(shuō)明RID行標(biāo)識(shí)符，用于鎖定表內(nèi)的單個(gè)行。KEY索引中的行鎖。用于保護(hù)可串行事務(wù)中的鍵范圍。PAG一個(gè)8K的數(shù)據(jù)頁(yè)或索引頁(yè)。TAB整個(gè)表，包括所有數(shù)據(jù)和索引。DB數(shù)據(jù)庫(kù)。第32頁(yè)/共40頁(yè)

顯示鎖定信息查看鎖信息可以通過(guò)系統(tǒng)視圖sys.dm_tran_locks進(jìn)行查看。例如（1）先執(zhí)行以下語(yǔ)句SQLServer的并發(fā)控制USE教學(xué)成績(jī)管理數(shù)據(jù)庫(kù)GOBEGINTRANSACTIONSELECT學(xué)號(hào),姓名FROM學(xué)生信息表WHERE班級(jí)編號(hào)='200301'INSERTINTO學(xué)生信息表(學(xué)號(hào),姓名,性別)VALUES('110099','黃麗','女')UPDATE學(xué)生信息表SET姓名='黃麗麗'WHERE學(xué)號(hào)='110099'DELETE學(xué)生信息表WHERE學(xué)號(hào)='110099'第33頁(yè)/共40頁(yè)

顯示鎖定信息（2）執(zhí)行以下SELECT語(yǔ)句來(lái)獲取鎖信息。（3）執(zhí)行COMMITTRANSCATION語(yǔ)句來(lái)提交事務(wù)。SQLServer的并發(fā)控制SELECTresource_type,resource_associated_entity_id,request_status,request_mode,request_session_id,resource_descriptionFROMsys.dm_tran_locksWHEREresource_database_id=DB_ID(‘教學(xué)成績(jī)管理數(shù)據(jù)庫(kù)');第34頁(yè)/共40頁(yè)

顯示鎖定信息SQLServer的并發(fā)控制查詢結(jié)果顯示，事務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，數(shù)據(jù)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)上存在一個(gè)共享鎖（request_mode=S），聚集索引的一個(gè)鍵上，存在一個(gè)排他鎖（X），在其相應(yīng)的表和頁(yè)上分別存在一個(gè)意向排他鎖（IX）。第35頁(yè)/共40頁(yè)

并發(fā)控制

并發(fā)控制概述封鎖兩段鎖協(xié)議封鎖的粒度

SQLServer的并發(fā)控制

小結(jié)第36頁(yè)/共40頁(yè)小結(jié)數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)