數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程課后習(xí)題及答案(第十章)

第11章并發(fā)控制1．在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制？答：數(shù)據(jù)庫是共享資源，通常有許多個事務(wù)同時在運行。當(dāng)多個事務(wù)并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時就會產(chǎn)生同時讀取和／或修改同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā)操作不加控制就可能會存取和存儲不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機制。2．并發(fā)操作可能會產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致？用什么方法能避免各種不一致的情況？答：并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復(fù)讀和讀“臟’夕數(shù)據(jù)。(l）丟失修改（lostupdate)兩個事務(wù)Tl和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了（覆蓋了）Tl提交的結(jié)果，導(dǎo)致Tl的修改被丟失。(2）不可重復(fù)讀（Non一RepeatableRead)不可重復(fù)讀是指事務(wù)Tl讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)幾執(zhí)行更新操作，使Tl無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。(3）讀“臟”數(shù)據(jù)（DirtyRead)讀“臟’夕數(shù)據(jù)是指事務(wù)Tl修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)幾讀取同一數(shù)據(jù)后，Tl由于某種原因被撤銷，這時Tl已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，幾讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，則幾讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。避免不一致性的方法和技術(shù)就是并發(fā)控制。最常用的技術(shù)是封鎖技術(shù)。也可以用其他技術(shù)，例如在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用時間戳方法來進行并發(fā)控制。3．什么是封鎖？基本的封鎖類型有幾種？試述它們的含義。答：封鎖就是事務(wù)T在對某個數(shù)據(jù)對象例如表、記錄等操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其他的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。封鎖是實現(xiàn)并發(fā)控制的一個非常重要的技術(shù)。基本的封鎖類型有兩種：排它鎖（ExclusiveLocks，簡稱x鎖）和共享鎖(ShareLocks，簡稱S鎖）。排它鎖又稱為寫鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務(wù)都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。共享鎖又稱為讀鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A但不能修改A，其他事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其他事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改。4．如何用封鎖機制保證數(shù)據(jù)的一致性？答：DBMS在對數(shù)據(jù)進行讀、寫操作之前首先對該數(shù)據(jù)執(zhí)行封鎖操作，例如下圖中事務(wù)Tl在對A進行修改之前先對A執(zhí)行xock(A)，即對A加x鎖。這樣，當(dāng)幾請求對A加x鎖時就被拒絕，幾只能等待Tl釋放A上的鎖后才能獲得對A的x鎖，這時它讀到的A是Tl更新后的值，再按此新的A值進行運算。這樣就不會丟失Tl的更新。DBMS按照一定的封鎖協(xié)議，對并發(fā)操作進行控制，使得多個并發(fā)操作有序地執(zhí)行，就可以避免丟失修改、不可重復(fù)讀和讀“臟’夕數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)不一致性。5．什么是活鎖？什么是死鎖？答：如果事務(wù)Tl封鎖了數(shù)據(jù)R，事務(wù)幾又請求封鎖R，于是幾等待。幾也請求封鎖R，當(dāng)Tl釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準(zhǔn)了幾的請求，幾仍然等待。然后幾又請求封鎖R，當(dāng)幾釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)又批準(zhǔn)了幾的請求……幾有可能永遠等待，這就是活鎖的情形。活鎖的含義是該等待事務(wù)等待時間太長，似乎被鎖住了，實際上可能被激活。如果事務(wù)Tl封鎖了數(shù)據(jù)Rl，幾封鎖了數(shù)據(jù)凡，然后Tl又請求封鎖幾，因幾已封鎖了幾，于是Tl等待幾釋放幾上的鎖。接著幾又申請封鎖Rl，因Tl已封鎖了Rl，幾也只能等待Tl釋放Rl上的鎖。這樣就出現(xiàn)了Tl在等待幾，而幾又在等待T｝的局面，T｝和幾兩個事務(wù)永遠不能結(jié)束，形成死鎖。6．試述活鎖的產(chǎn)生原因和解決方法。答：活鎖產(chǎn)生的原因：當(dāng)一系列封鎖不能按照其先后順序執(zhí)行時，就可能導(dǎo)致一些事務(wù)無限期等待某個封鎖，從而導(dǎo)致活鎖。避免活鎖的簡單方法是采用先來先服務(wù)的策略。當(dāng)多個事務(wù)請求封鎖同一數(shù)據(jù)對象時，封鎖子系統(tǒng)按請求封鎖的先后次序?qū)κ聞?wù)排隊，數(shù)據(jù)對象上的鎖一旦釋放就批準(zhǔn)申請隊列中第一個事務(wù)獲得鎖。11．請給出檢測死鎖發(fā)生的一種方法，當(dāng)發(fā)生死鎖后如何解除死鎖？答：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般采用允許死鎖發(fā)生，DBMS檢測到死鎖后加以解除的方法。DBMS中診斷死鎖的方法與操作系統(tǒng)類似，一般使用超時法或事務(wù)等待圖法。超時法是：如果一個事務(wù)的等待時間超過了規(guī)定的時限，就認為發(fā)生了死鎖。超時法實現(xiàn)簡單，但有可能誤判死鎖，事務(wù)因其他原因長時間等待超過時限時，系統(tǒng)會誤認為發(fā)生了死鎖。若時限設(shè)置得太長，又不能及時發(fā)現(xiàn)死鎖發(fā)生。DBMS并發(fā)控制子系統(tǒng)檢測到死鎖后，就要設(shè)法解除。通常采用的方法是選擇一個處理死鎖代價最小的事務(wù)，將其撤消，釋放此事務(wù)持有的所有鎖，使其他事務(wù)得以繼續(xù)運行下去。當(dāng)然，對撤銷的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復(fù)。12．什么樣的并發(fā)調(diào)度是正確的調(diào)度？答：可串行化（Serializable）的調(diào)度是正確的調(diào)度。可串行化的調(diào)度的定義：多個事務(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執(zhí)行它們時的結(jié)果相同，稱這種調(diào)度策略為可串行化的調(diào)度。9．設(shè)Tl，幾，幾是如下的3個事務(wù)：Tl：A:=A+2;T2：A:=A*2;T3：A:=A**2;(A<-A*A）設(shè)A的初值為0。(l）若這3個事務(wù)允許并行執(zhí)行，則有多少可能的正確結(jié)果，請一一列舉出來。答：A的最終結(jié)果可能有2、4、8、16。因為串行執(zhí)行次序有TlT2T3、TlT3T2、T2T1T3、T2T3Tl、T3T1T2、T3T2Tl。對應(yīng)的執(zhí)行結(jié)果是16、8·4·2·4·2。(2）請給