《數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理》課件

數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理本PPT課件將介紹數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理的關(guān)鍵概念和技術(shù)，包括事務(wù)的定義和特性、并發(fā)控制機(jī)制、日志管理、事務(wù)恢復(fù)和MVCC技術(shù)等。什么是事務(wù)定義事務(wù)是一系列操作的邏輯單元，要么全部成功，要么全部失敗，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。舉例銀行轉(zhuǎn)賬：從賬戶A扣除金額，將金額存入賬戶B，要么兩個操作都成功，要么都失敗。事務(wù)的定義和特性原子性（Atomicity）事務(wù)是一個不可分割的工作單元，要么全部執(zhí)行成功，要么全部失敗。一致性（Consistency）事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫從一個一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個一致性狀態(tài)。隔離性（Isolation）多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時，彼此之間相互隔離，不會相互影響。持久性（Durability）事務(wù)一旦提交，其結(jié)果將永久保存在數(shù)據(jù)庫中，即使系統(tǒng)崩潰也不會丟失。ACID事務(wù)特性原子性所有操作作為一個整體執(zhí)行，要么全部成功，要么全部失敗。一致性事務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)庫必須保持一致的狀態(tài)。隔離性多個事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時，彼此之間相互隔離，不會相互影響。持久性事務(wù)提交后，其結(jié)果將永久保存在數(shù)據(jù)庫中。事務(wù)的隔離級別1Serializable2RepeatableRead3ReadCommitted4ReadUncommitted讀未提交（ReadUncommitted）允許讀取未提交的數(shù)據(jù)，可能讀到臟數(shù)據(jù)，隔離級別最低，效率最高。讀提交（ReadCommitted）只能讀取已提交的數(shù)據(jù)，避免臟讀，但可能出現(xiàn)不可重復(fù)讀和幻讀。可重復(fù)讀（RepeatableRead）在同一個事務(wù)內(nèi)，多次讀取同一個數(shù)據(jù)，結(jié)果都相同，避免了不可重復(fù)讀，但可能出現(xiàn)幻讀。串行化（Serializable）所有事務(wù)按順序執(zhí)行，避免了臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀，隔離級別最高，效率最低。事務(wù)鎖機(jī)制鎖的概念鎖是一種機(jī)制，用于控制對數(shù)據(jù)資源的訪問權(quán)限，防止數(shù)據(jù)被多個事務(wù)同時修改。鎖的作用確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性，防止并發(fā)操作導(dǎo)致的數(shù)據(jù)沖突。悲觀鎖和樂觀鎖悲觀鎖假設(shè)數(shù)據(jù)會被修改，在操作數(shù)據(jù)之前先加鎖，防止其他事務(wù)修改數(shù)據(jù)，效率較低。樂觀鎖假設(shè)數(shù)據(jù)不會被修改，在更新數(shù)據(jù)之前先檢查數(shù)據(jù)是否被修改，如果被修改則放棄更新，效率較高。讀鎖和寫鎖1讀鎖允許其他事務(wù)讀取數(shù)據(jù)，但不允許修改數(shù)據(jù)。2寫鎖不允許其他事務(wù)讀取或修改數(shù)據(jù)，直到寫鎖釋放。事務(wù)并發(fā)控制1鎖機(jī)制使用鎖來控制對數(shù)據(jù)資源的訪問權(quán)限，避免數(shù)據(jù)沖突。2多版本并發(fā)控制（MVCC）通過維護(hù)數(shù)據(jù)的多版本來實現(xiàn)并發(fā)控制，無需加鎖，效率更高。死鎖及其處理當(dāng)多個事務(wù)互相等待對方釋放鎖時，就會發(fā)生死鎖，導(dǎo)致所有事務(wù)都無法繼續(xù)執(zhí)行。死鎖檢測算法通過檢測事務(wù)之間互相等待的鎖關(guān)系，判斷是否發(fā)生了死鎖，并選擇一個事務(wù)回滾來解除死鎖。死鎖預(yù)防和解決預(yù)防使用鎖順序策略，避免不同事務(wù)對同一資源的訪問順序沖突。解決使用超時機(jī)制，如果事務(wù)長時間等待鎖，則回滾該事務(wù)，解除死鎖。事務(wù)日志事務(wù)日志是記錄事務(wù)操作信息的日志文件，用于恢復(fù)事務(wù)和保證數(shù)據(jù)的持久性。日志的作用和類型1記錄事務(wù)操作用于記錄事務(wù)的執(zhí)行過程，包括數(shù)據(jù)修改操作、鎖操作等。2恢復(fù)事務(wù)在系統(tǒng)故障發(fā)生時，使用日志恢復(fù)事務(wù)，保證數(shù)據(jù)的一致性。3重做日志記錄事務(wù)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行的修改操作，用于恢復(fù)已提交的事務(wù)。4回滾日志記錄事務(wù)中對數(shù)據(jù)的撤銷操作，用于恢復(fù)未提交的事務(wù)。重做日志和回滾日志重做日志記錄事務(wù)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行的修改操作，用于恢復(fù)已提交的事務(wù)?；貪L日志記錄事務(wù)中對數(shù)據(jù)的撤銷操作，用于恢復(fù)未提交的事務(wù)。檢查點和日志擦除為了提高日志管理效率，數(shù)據(jù)庫會定期將日志內(nèi)容寫入磁盤，并清除已提交事務(wù)的日志記錄。日志管理日志管理主要包括日志記錄、日志寫入、日志讀取和日志擦除等操作，確保日志的完整性和可靠性。事務(wù)恢復(fù)在系統(tǒng)故障發(fā)生時，使用日志恢復(fù)事務(wù)，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。故障類型及其處理系統(tǒng)崩潰使用日志恢復(fù)未提交的事務(wù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。磁盤故障使用備份恢復(fù)數(shù)據(jù)，但可能丟失部分未提交的事務(wù)。前滾和后滾恢復(fù)前滾恢復(fù)使用重做日志將已提交的事務(wù)恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)。后滾恢復(fù)使用回滾日志將未提交的事務(wù)回滾到故障發(fā)生前的狀態(tài)。多版本并發(fā)控制多版本并發(fā)控制(MVCC)是一種并發(fā)控制機(jī)制，它通過維護(hù)數(shù)據(jù)的多版本來實現(xiàn)并發(fā)訪問，無需加鎖，提高并發(fā)效率。MVCC機(jī)制概述MVCC通過維護(hù)數(shù)據(jù)的多版本，每個事務(wù)可以看到自己所需要的版本，避免了鎖沖突，提高了并發(fā)效率。MVCC的實現(xiàn)原理MVCC通常使用快照隔離(SnapshotIsolation)來實現(xiàn)，每個事務(wù)都會創(chuàng)建數(shù)據(jù)的快照，只讀取該快照中的數(shù)據(jù)，從而避免了鎖沖突。MVCC的應(yīng)用場景MVCC主要應(yīng)用于讀多寫少的場景，例如電商網(wǎng)站的商品瀏覽、訂單查詢等，可以提高數(shù)據(jù)庫的并發(fā)性能。MVCC與事務(wù)隔離級別MVCC通常與可重復(fù)讀(RepeatableRead)和串行化(Serializable)