2022年数据库并发控制归类 .pdf

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1、第 八 章并 发 控 制第 一 节并 发 控 制 概 述数 据 库 是 一 个 共 享 资 源 ， 可 以 供 多 个 用 户 使 用 。 允 许 多 个 用 户 同时 使 用 的 数 据 库 系 统 称 为 多 用 户 数 据 库 系 统 。例 如 飞 机 定 票 数 据 库 系统 、银 行 数 据 库 系 统 等 都 是 多 用 户 数 据 库 系 统 。 在 这 样 的 系 统 中 ， 在同 一 时 刻 并 行 运 行 的 事 务 数 可 达 数 百 个 。事 务 可 以 一 个 一 个 地 串 行 执 行 ， 即 每 个 时 刻 只 有 一 个 事 务 运 行 ，其 他 事 务 必 须

2、 等 到 这 个 事 务 结 束 以 后 方 能 运 行 。事 务 在 执 行 过 程 中 需要 不 同 的 资 源 ，有 时 需 要 CPU ，有 时 需 要 存 取 数 据 库 ，有 时 需 要I/ O，有 时 需 要 通 信 。 如 果 事 务 串 行 执 行 ， 则 许 多 系 统 资 源 将 处 于 空 闲 状 态 。因 此 ，为 了 充 分 利 用 系 统 资 源 发 挥 数 据 库 共 享 资 源 的 特 点 ，应 该 允 许多 个 事 务 并 行 地 执 行 。在 单 处 理 机 系 统 中 ，事 务 的 并 行 执 行 实 际 上 是 这 些 并 行 事 务 的 并行 操 作

3、 轮 流 交 叉 运 行 。 这 种 并 行 执 行 方 式 称 为 交 叉 并 发 方 式（ Int er l eave d Concur rency ） 。 虽 然 单 处 理 机 系 统 中 的 并 行 事 务 并 没有 真 正 地 并 行 运 行 ，但 是 减 少 了 处 理 机 的 空 闲 时 间 ，提 高 了 系 统 的 效率 。在 多 处 理 机 系 统 中 ，每 个 处 理 机 可 以 运 行 一 个 事 务 ，多 个 处 理 机可 以 同 时 运 行 多 个 事 务 ，实 现 多 个 事 务 真 正 的 并 行 运 行 。这 种 并 行 执行 方 式 称 为 同 时 并 发

4、方 式（ Si mu lt aneous Concur rency）。本章 讨 论 的数 据 库 系 统 并 发 控 制 技 术 是 以 单 处 理 机 系 统 为 基 础 的 。这 些 理 论 可 以推 广 到 多 处 理 机 的 情 况 。当 多 个 用 户 并 发 地 存 取 数 据 库 时 就 会 产 生 多 个 事 务 同 时 存 取 同一 数 据 的 情 况 。若 对 并 发 操 作 不 加 控 制 就 可 能 会 存 取 和 存 储 不 正 确 的数 据 ，破 坏 数 据 库 的 一 致 性 。所 以 数 据 库 管 理 系 统 必 须 提 供 并 发 控 制机 制 。 并 发

5、控 制 机 制 是 衡 量 一 个 数 据 库 管 理 系 统 性 能 的 重 要 标 志 之一 。在 第 七 章 中 已 经 讲 到 ， 事 务 是 并 发 控 制 的 基 本 单 位 ， 保 证 事 务A CI D 特 性 是 事 务 处 理 的 重 要 任 务 ， 而 事 务 A CI D 特 性 可 能 遭 到 破 坏的 原 因 之 一 是 多 个 事 务 对 数 据 库 的 并 发 操 作 造 成 的 。为 了 保 证 事 务 的隔 离 性 更 一 般 ，为 了 保 证 数 据 库 的 一 致 性 ， D B M S 需 要 对 并 发 操 作 进行 正 确 调 度 。 这 些 就

6、是 数 据 库 管 理 系 统 中 并 发 控 制 机 制 的 责 任 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 38 页 - - - - - - - - - 仔 细 分 析 并 发 操 作 带 来 的 数 据 不 一 致 性 包 括 三 类 ：丢 失 修 改 、不可 重 复 读 和 读 “ 脏 ” 数 据 。产 生 上 述 三 类 数 据 不 一 致 性 的 主 要 原 因 是 并 发 操 作 破 坏 了 事 务的 隔 离 性 。并 发 控 制 就 是 要 用

7、正 确 的 方 式 调 度 并 发 操 作 ，使 一 个 用 户事 务 的 执 行 不 受 其 他 事 务 的 干 扰 ， 从 而 避 免 造 成 数 据 的 不 一 致 性 。另 一 方 面 ，对 数 据 库 的 应 用 有 时 允 许 某 些 不 一 致 性 ，例 如 有 些 统计 工 作 涉 及 数 据 量 很 大 ， 读 到 一 些 “ 脏 ” 数 据 对 统 计 精 度 没 什 么 影 响 ，这 时 可 以 降 低 对 一 致 性 的 要 求 以 减 少 系 统 开 销 。并 发 控 制 的 主 要 技 术 是 封 锁 （ L ocki ng） 。第 八 章并 发 控 制第 二 节封

8、 锁封 锁 是 实 现 并 发 控 制 的 一 个 非 常 重 要 的 技 术 。 所 谓 封 锁 就 是 事 务T 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 。加 锁 后 事 务 T 就 对 该 数 据 对 象 有 了 一 定 的 控 制 ，在 事 务 T释 放 它 的 锁 之 前 ， 其 他 的 事 务 不 能 更 新 此 数 据 对 象 。确 切 的 控 制 由 封 锁 的 类 型 决 定 。基 本 的 封 锁 类 型 有 两 种 :排 它 锁(E xcl usi ve Lock s， 简 称 X 锁

9、 )和 共 享 锁 (Share L ock s， 简 称S 锁 ).排 它 锁 又 称 为 写 锁 。 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 他 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 。 这 就 保 证 了 其 他 事 务 在T 释 放 A 上 的 锁 之 前不 能 再 读 取 和 修 改 A 。共 享 锁 又 称 为 读 锁 。若 事 务T 对 数 据 对 象 A 加 上S 锁 ，则 事 务 T可 以 读 A 但 不 能 修 改A ， 其 他 事 务 只 能

10、 再 对 A 加S 锁 ， 而 不 能 加 X锁 ，直 到 T 释 放 A 上 的S 锁 。这 就 保 证 了 其 他 事 务 可 以 读A ，但 在 T释 放 A 上 的S 锁 之 前 不 能 对A 做 任 何 修 改 。第 八 章并 发 控 制第 三 节封 锁 协 议在 运 用 X 锁 和 S 锁 这 两 种 基 本 封 锁 ， 对 数 据 对 象 加 锁 时 ， 还 需 要约 定 一 些 规 则 ， 例 如 何 时 申 请X 锁 或 S 锁 、 持 锁 时 间 、 何 时 释 放 等 。称 这 些 规 则 为 封 锁 协 议 （ L ocki ng Protocol ） 。 对 封 锁

11、方 式 规 定 不 同的 规 则 ，就 形 成 了 各 种 不 同 的 封 锁 协 议 。 下 面 介 绍 三 级 封 锁 协 议 。 对并 发 操 作 的 不 正 确 调 度 可 能 会 带 来 丢 失 修 改 、 不 可 重 复 读 和 读 “ 脏 ”名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 38 页 - - - - - - - - - 数 据 等 不 一 致 性 问 题 ，三 级 封 锁 协 议 分 别 在 不 同 程 度 上 解 决 了 这 一 问题 。为

12、并 发 操 作 的 正 确 调 度 提 供 一 定 的 保 证 。不 同 级 别 的 封 锁 协 议 达到 的 系 统 一 致 性 级 别 是 不 同 的 。一 、 一 级 封 锁 协 议一 级 封 锁 协 议 是 ：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 。 事 务 结 束 包 括 正 常 结 束 （ COM M I T ） 和 非 正 常结 束 （ ROL L B A CK ） 。一 级 封 锁 协 议 可 防 止 丢 失 修 改 ， 并 保 证 事 务T 是 可 恢 复 的 。在 一 级 封 锁 协 议 中 ，如 果

13、 仅 仅 是 读 数 据 不 对 其 进 行 修 改 ，是 不 需要 加 锁 的 ， 所 以 它 不 能 保 证 可 重 复 读 和 不 读 “ 脏 ” 数 据 。二 、 二 级 封 锁 协 议二 级 封 锁 协 议 是 ： 一 级 封 锁 协 议 加 上 事 务T 在 读 取 数 据R 之 前必 须 先 对 其 加 S 锁 ， 读 完 后 即 可 释 放 S 锁 。二 级 封 锁 协 议 除 防 止 了 丢 失 修 改 ， 还 可 进 一 步 防 止 读 “ 脏 ” 数 据 。在 二 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

14、 重 复 读 。三 、 三 级 封 锁 协 议三 级 封 锁 协 议 是 ： 一 级 封 锁 协 议 加 上 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 。三 级 封 锁 协 议 除 防 止 了 丢 失 修 改 和 不 读 “ 脏 ” 数 据 外 ，还 进 一 步 防止 了 不 可 重 复 读 。上 述 三 级 协 议 的 主 要 区 别 在 于 什 么 操 作 需 要 申 请 封 锁 ，以 及 何 时释 放 锁 (即 持 锁 时 间 )第 八 章并 发 控 制第 四 节活 锁 和 死 锁和 操 作 系 统 一 样 ， 封 锁

15、的 方 法 可 能 引 起 活 锁 和 死 锁 。一 、 活 锁如 果 事 务 T 1 封 锁 了 数 据 R ， 事 务 T 2 又 请 求 封 锁 R， 于 是T 2 等待 。T 3 也 请 求 封 锁 R，当T 1 释 放 了 R 上 的 封 锁 之 后 系 统 首 先 批 准 了T 3 的 请 求 ， T 2 仍 然 等 待 。 然 后 T 4 又 请 求 封 锁 R， 当T 3 释 放 了 R 上的 封 锁 之 后 系 统 又 批 准 了T4 的 请 求 T 2 有 可 能 永 远 等 待 ， 这 就 是活 锁 的 情 形 ，避 免 活 锁 的 简 单 方 法 是 采 用 先 来 先

16、 服 务 的 策 略 。当 多 个事 务 请 求 封 锁 同 一 数 据 对 象 时 ，封 锁 子 系 统 按 请 求 封 锁 的 先 后 次 序 对名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 38 页 - - - - - - - - - 事 务 排 队 ，数 据 对 象 上 的 锁 一 旦 释 放 就 批 准 申 请 队 列 中 第 一 个 事 务 获得 锁 。二 、 死 锁如 果 事 务 T 1 封 锁 了 数 据 R 1， T 2 封 锁 了 数 据R2， 然

17、后 T 1 又 请求 封 锁 R2，因T 2 已 封 锁 了 R2，于 是 T 1 等 待 T 2 释 放 R2 上 的 锁 。接着 T 2 又 申 请 封 锁 R1， 因 T 1 已 封 锁 了R1， T 2 也 只 能 等 待T 1 释 放R1 上 的 锁 。这 样 就 出 现 了T 1 在 等 待 T 2，而T 2 又 在 等 待 T 1 的 局 面 ，T 1 和 T 2 两 个 事 务 永 远 不 能 结 束 ， 形 成 死 锁 。 如 图 8. 4(b)所 示 。死 锁 的 问 题 在 操 作 系 统 和 一 般 并 行 处 理 中 已 做 了 深 入 研 究 ，目 前在 数 据 库

18、 中 解 决 死 锁 问 题 主 要 有 两 类 方 法 ，一 类 方 法 是 采 取 一 定 措 施来 预 防 死 锁 的 发 生 ，另 一 类 方 法 是 允 许 发 生 死 锁 ，采 用 一 定 手 段 定 期诊 断 系 统 中 有 无 死 锁 ， 若 有 则 解 除 之 。1.死 锁 的 预 防在 数 据 库 中 ，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 。防 止 死 锁 的 发 生 其 实 就 是 要 破

19、坏 产 生 死 锁 的 条 件 。预 防死 锁 通 常 有 两 种 方 法 ：（ 1） 一 次 封 锁 法一 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 。 如 图8. 4( b) 的 例 子 中 ， 如 果 事 务 T 1 将 数据 对 象 R1 和 R2 一 次 加 锁 ， T 1 就 可 以 执 行 下 去 ， 而T 2 等 待 。 T 1 执行 完 后 释 放 R1， R2 上 的 锁 ， T 2 继 续 执 行 。 这 样 就 不 会 发 生 死 锁 。一 次 封 锁 法 虽 然 可

20、 以 有 效 地 防 止 死 锁 的 发 生 ，但 也 存 在 问 题 。第一 ， 一 次 就 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 。第 二 ，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 ， 为 此 只 能 扩 大 封 锁 范围 ，将 事 务 在 执 行 过 程 中 可 能 要 封 锁 的

21、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 。例 如 在 B 树 结 构 的 索 引 中 ，可 规 定 封 锁 的 顺 序 必须 是 从 根 结 点 开 始 ， 然 后 是 下 一 级 的 子 女 结 点 ， 逐 级 封 锁 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共

22、 38 页 - - - - - - - - - 顺 序 封 锁 法 可 以 有 效 地 防 止 死 锁 ， 但 也 同 样 存 在 问 题 。 第 一 ， 数据 库 系 统 中 封 锁 的 数 据 对 象 极 多 ，并 且 随 数 据 的 插 入 、删 除 等 操 作 而不 断 地 变 化 ，要 维 护 这 样 的 资 源 的 封 锁 顺 序 非 常 困 难 ，成 本 很 高 。 第二 ，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

23、 去 施 加 封锁 。可 见 ，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 ， 因 此D B M S 在 解 决 死 锁 的 问 题 上 普 遍 采 用 的 是 诊 断 并 解 除死 锁 的 方 法 。2.死 锁 的 诊 断 与 解 除数 据 库 系 统 中 诊 断 死 锁 的 方 法 与 操 作 系 统 类 似 ，一 般 使 用 超 时 法或 事 务 等 待 图 法 。（ 1） 超 时 法如 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 。 超 时 法 实 现 简

24、 单 ， 但 其 不 足 也 很 明 显 。 一 是 有 可 能 误 判 死 锁 ， 事务 因 为 其 他 原 因 使 等 待 时 间 超 过 时 限 ，系 统 会 误 认 为 发 生 了 死 锁 。二是 时 限 若 设 置 得 太 长 ， 死 锁 发 生 后 不 能 及 时 发 现 。（ 2） 等 待 图 法事 务 等 待 图 是 一 个 有 向 图 G=(T ， U ) 。 T 为 结 点 的 集 合 ， 每 个 结点 表 示 正 运 行 的 事 务 ； U 为 边 的 集 合 ， 每 条 边 表 示 事 务 等 待 的 情 况 。若 T 1 等 待 T 2， 则 T 1， T 2 之 间

25、 划 一 条 有 向 边 ， 从 T 1 指 向T 2。 事 务等 待 图 动 态 地 反 映 了 所 有 事 务 的 等 待 情 况 。并 发 控 制 子 系 统 周 期 性 地（ 比 如 每 隔 1 mi n） 检 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 。D B M S 的 并 发 控 制 子 系 统 一 旦 检 测 到 系 统 中 存 在 死 锁 ，就 要 设 法解 除 。通 常 采 用 的 方 法 是 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

26、所 有 的 锁 ，使 其 他 事 务 得 以 继 续 运 行 下 去 。 当然 ， 对 撤 销 的 事 务 所 执 行 的 数 据 修 改 操 作 必 须 加 以 恢 复 。第 八 章并 发 控 制第 五 节并 发 调 度 的 可 串 行 性计 算 机 系 统 对 并 发 事 务 中 并 发 操 作 的 调 度 是 随 机 的 ， 而 不 同 的 调度 可 能 会 产 生 不 同 的 结 果 ，那 么 哪 个 结 果 是 正 确 的 ，哪 个 是 不 正 确 的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

27、 - - - - - 第 5 页，共 38 页 - - - - - - - - - 呢 ？如 果 一 个 事 务 运 行 过 程 中 没 有 其 他 事 务 同 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 常 的或 者 预 想 的 。因 此 将 所 有 事 务 串 行 起 来 的 调 度 策 略 一 定 是 正 确 的 调 度策 略 。虽 然 以 不 同 的 顺 序 串 行 执 行 事 务 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

28、， 所 以 都 是 正 确 的 。定 义多 个 事 务 的 并 发 执 行 是 正 确 的 ， 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 ，我 们 称 这 种 调 度 策 略 为 可 串 行 化（ Ser i al i zabl e） 的 调 度 。可 串 行 性（ Ser i al i zabi l i ty ）是 并 发 事 务 正 确 性 的 准 则 。按 这 个 准则 规 定 ，一 个 给 定 的 并 发 调 度 ， 当 且 仅 当 它 是 可 串 行 化 的 ， 才 认 为 是正 确 调 度 。为 了 保 证 并 发 操 作

29、 的 正 确 性 ，D B M S 的 并 发 控 制 机 制 必 须 提 供 一定 的 手 段 来 保 证 调 度 是 可 串 行 化 的 。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 简 单 的 调 度 策 略 ，但 这 种 方 法 实 际 上是 不 可 取 的 ，这 使 用 户 不 能 充 分 共 享 数 据 库 资 源 。目 前D B M S 普 遍 采用 封 锁 方 法 实 现 并 发 操 作 调 度 的 可 串 行 性 ， 从 而 保 证 调 度 的 正 确 性 。

30、两 段 锁 （ T w o- Phase L ocki ng，简 称2PL ） 协 议 就 是 保 证 并 发 调 度可 串 行 性 的 封 锁 协 议 。除 此 之 外 还 有 其 他 一 些 方 法 ，如 时 标 方 法 、乐 观 方 法 等 来 保 证 调度 的 正 确 性 。第 八 章并 发 控 制第 六 节两 段 锁 协 议所 谓 两 段 锁 协 议 是 指 所 有 事 务 必 须 分 两 个 阶 段 对 数 据 项 加 锁 和 解锁 。 在 对 任 何 数 据 进 行 读 、写 操 作 之 前 ，首 先 要 申 请 并 获 得 对 该 数据 的 封 锁 ； 在 释 放 一 个 封

31、锁 之 后 ， 事 务 不 再 申 请 和 获 得 任 何 其 他 封 锁 。所 谓 “ 两 段 ” 锁 的 含 义 是 ，事 务 分 为 两 个 阶 段 ，第 一 阶 段 是 获 得 封锁 ，也 称 为 扩 展 阶 段 。 在 这 阶 段 ，事 务 可 以 申 请 获 得 任 何 数 据 项 上 的任 何 类 型 的 锁 ，但 是 不 能 释 放 任 何 锁 。 第 二 阶 段 是 释 放 封 锁 ， 也 称 为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 38 页

32、- - - - - - - - - 收 缩 阶 段 。 在 这 阶 段 ， 事 务 可 以 释 放 任 何 数 据 项 上 的 任 何 类 型 的 琐 ，但 是 不 能 再 申 请 任 何 琐 。需 要 说 明 的 是 ， 事 务 遵 守 两 段 锁 协 议 是 可 串 行 化 调 度 的 充 分 条件 ， 而 不 是 必 要 条 件 。 也 就 是 说 ， 若 并 发 事 务 都 遵 守 两 段 锁 协 议 ， 则对 这 些 事 务 的 任 何 并 发 调 度 策 略 都 是 可 串 行 化 的 ；若 对 并 发 事 务 的 一个 调 度 是 可 串 行 化 的 ， 不 一 定 所 有 事

33、务 都 符 合 两 段 锁 协 议 。另 外 要 注 意 两 段 锁 协 议 和 防 止 死 锁 的 一 次 封 锁 法 的 异 同 之 处 。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 此 一 次 封 锁 法 遵 守 两 段 锁 协 议 ；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 的 事 务 可 能 发 生 死 锁 。第 八 章并 发 控 制第 七 节封 锁 的 粒 度封 锁

34、 对 象 的 大 小 称 为 封 锁 粒 度 （ Gr anul ari ty ） 。 封 锁 对 象 可 以 是逻 辑 单 元 ， 也 可 以 是 物 理 单 元 。 以 关 系 数 据 库 为 例 ，封 锁 对 象 可 以 是这 样 一 些 逻 辑 单 元 :属 性 值 、 属 性 值 的 集 合 、 元 组 、 关 系 、 索 引 项 、整 个 索 引 直 至 整 个 数 据 库 ； 也 可 以 是 这 样 一 些 物 理 单 元 :页 ( 数 据 页 或索 引 页 )、 块 等 。封 锁 粒 度 与 系 统 的 并 发 度 和 并 发 控 制 的 开 销 密 切 相 关 。 直 观 地

35、看 ，封 锁 的 粒 度 越 大 ， 数 据 库 所 能 够 封 锁 的 数 据 单 元 就 越 少 ， 并 发 度就 越 小 ， 系 统 开 销 也 越 小 ； 反 之 ， 封 锁 的 粒 度 越 小 ， 并 发 度 较 高 ， 但系 统 开 销 也 就 越 大 。例 如 ， 若 封 锁 粒 度 是 数 据 页 ， 事 务T 1 需 要 修 改 元 组 L 1， 则 T 1必 须 对 包 含 L 1 的 整 个 数 据 页 A 加 锁 。 如 果 T 1 对 A 加 锁 后 事 务 T 2要 修 改 A 中 元 组L 2， 则T 2 被 迫 等 待 ， 直 到 T 1 释 放A 。 如 果

36、封 锁 粒度 是 元 组 ， 则 T 1 和 T 2 可 以 同 时 对L 1 和 L 2 加 锁 ， 不 需 要 互 相 等 待 ，提 高 了 系 统 的 并 行 度 。又 如 ，事 务 T 需 要 读 取 整 个 表 ，若 封 锁 粒 度 是元 组 ， T 必 须 对 表 中 的 每 一 个 元 组 加 锁 ， 显 然 开 销 极 大 。因 此 ，如 果 在 一 个 系 统 中 同 时 支 持 多 种 封 锁 粒 度 供 不 同 的 事 务选 择 是 比 较 理 想 的 ， 这 种 封 锁 方 法 称 为 多 粒 度 封 锁 （ M ul ti pl eGranul ar i t y L

37、ocki ng） 。 选 择 封 锁 粒 度 时 应 该 同 时 考 虑 封 锁 开 销 和 并发 度 两 个 因 素 ，适 当 选 择 封 锁 粒 度 以 求 得 最 优 的 效 果 。一 般 说 来 ， 需名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 38 页 - - - - - - - - - 要 处 理 大 量 元 组 的 事 务 可 以 以 关 系 为 封 锁 粒 度 ；需 要 处 理 多 个 关 系 的大 量 元 组 的 事 务 可 以 以 数 据 库 为

38、封 锁 粒 度 ；而 对 于 一 个 处 理 少 量 元 组的 用 户 事 务 ， 以 元 组 为 封 锁 粒 度 就 比 较 合 适 了 。8. 7. 1多 粒 度 封 锁8. 7. 2意 向 锁下 面 介 绍 三 种 常 用 的 意 向 锁 ： 意 向 共 享 锁 (In tent Share L ock ， 简称 I S 锁 ) ； 意 向 排 它 锁 ( I nt ent Ex cl usi ve L ock ， 简 称 IX锁 ) ； 共 享 意向 排 它 锁 (Share I ntent Excl usi ve L ock， 简 称 SI X 锁 ) 。1. I S 锁如 果 对

39、一 个 数 据 对 象 加 I S 锁 ，表 示 它 的 后 裔 结 点 拟（ 意 向 ）加S锁 。 例 如 ， 要 对 某 个 元 组 加 S 锁 ， 则 要 首 先 对 关 系 和 数 据 库 加I S 锁2. IX锁如 果 对 一 个 数 据 对 象 加 IX锁 ， 表 示 它 的 后 裔 结 点 拟 （ 意 向 ） 加X 锁 。 例 如 ， 要 对 某 个 元 组 加 X 锁 ， 则 要 首 先 对 关 系 和 数 据 库 加 IX锁 。3. SI X 锁如 果 对 一 个 数 据 对 象 加 SIX锁 ， 表 示 对 它 加 S 锁 ， 再 加 IX锁 ，即 SI X = S + I

40、X 。 例 如 对 某 个 表 加 SIX 锁 ， 则 表 示 该 事 务 要 读 整 个 表（ 所 以 要 对 该 表 加 S 锁 ），同 时 会 更 新 个 别 元 组（ 所 以 要 对 该 表 加IX锁 ） 。第 八 章并 发 控 制第 八 节Oracl e 的 并 发 控 制前 面 讨 论 了 并 发 控 制 的 一 般 原 则 与 方 法 ， 下 面 简 单 介 绍Oracl e 数据 库 系 统 中 的 并 发 控 制 机 制 。Oracl e 采 用 封 锁 技 术 保 证 并 发 操 作 的 可 串 行 性 。Or acl e 的 锁 分 为两 大 类 ：数 据 锁（ 亦 称

41、D M L 锁 ）和 字 典 锁 。字 典 锁 是 OR A CL E D B M S内 部 用 于 对 字 典 表 的 封 锁 。 字 典 锁 包 括 语 法 分 析 锁 和D D L 锁 ， 由D B M S 在 必 要 的 时 候 自 动 加 锁 和 释 放 锁 ， 用 户 无 权 控 制 。Oracl e 主 要 提 供 了5 种 数 据 锁 ：共 享 锁（ S 锁 ）、排 它 锁（ X 锁 ）、行 级 共 享 锁（ RS 锁 ）、行 级 排 它 锁（ RX 锁 ）和 共 享 行 级 排 它 锁（ SRX锁 ） 。 其 封 锁 粒 度 包 括 行 级 和 表 级 。Oracl e的 R

42、 S 锁 、 RX 锁 、 SRX 锁 实 际 上 就 是 上 面 介 绍 的 I S 锁 、I X 锁 、 SI X 锁 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 38 页 - - - - - - - - - 在 通 常 情 况 下 ， 数 据 封 锁 由 系 统 控 制 ，对 用 户 是 透 明 的 。但 Or acl e也 允 许 用 户 用 L OC K T A B L E 语 句 显 式 对 封 锁 对 象 加 锁 。Oracl e 数 据 锁 的 一

43、个 显 著 特 点 是 ，在 缺 省 情 况 下 ，读 数 据 不 加 锁 。也 就 是 说 ，当 一 个 用 户 更 新 数 据 时 ，另 一 个 用 户 可 以 同 时 读 取 相 应 数据 ， 反 之 亦 然 。 Or acl e 通 过 回 滚 段 （ Rol l back Segment） 的 内 存 结 构来 保 证 用 户 不 读 “ 脏 ” 数 据 和 可 重 复 读 。这 样 做 的 好 处 是 提 高 了 数 据 的并 发 度 。Oracl e 提 供 了 有 效 的 死 锁 检 测 机 制 ， 周 期 性 诊 断 系 统 中 有 无 死锁 ， 若 存 在 死 锁 ， 则

44、撤 销 执 行 更 新 操 作 次 数 最 少 的 事 务 。第 八 章并 发 控 制第 九 节小 结数 据 库 的 重 要 特 征 是 它 能 为 多 个 用 户 提 供 数 据 共 享 。 数 据 库 管 理系 统 允 许 共 享 的 用 户 数 目 是 数 据 库 管 理 系 统 重 要 标 志 之 一 。数 据 库 管理 系 统 必 须 提 供 并 发 控 制 机 制 来 协 调 并 发 用 户 的 并 发 操 作 以 保 证 并发 事 务 的 隔 离 性 ， 保 证 数 据 库 的 一 致 性 。数 据 库 的 并 发 控 制 以 事 务 为 单 位 ，通 常 使 用 封 锁 技 术

45、 实 现 并 发 控制 。本 章 介 绍 了 两 类 最 常 用 的 封 锁 和 三 级 封 锁 协 议 。不 同 的 封 锁 和 不同 级 别 的 封 锁 协 议 所 提 供 的 系 统 一 致 性 保 证 是 不 同 的 ，提 供 数 据 共 享度 也 是 不 同 的 。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 ，两 段 锁 协 议 是 可 串 行 化 调 度 的 充 分 条 件 ，但 不 是 必 要 条 件 。因 此 ，两 段 锁 协 议 可 以 保 证 并 发 事 务 调 度 的 正 确 性 。对 数 据 对 象 施

46、加 封 锁 ，会 带 来 活 锁 和 死 锁 问 题 ，并 发 控 制 机 制 必须 提 供 适 合 数 据 库 特 点 的 解 决 方 法 。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 据 的 基 本 原 理 和 技 术 是 共 同 的 。第 九 章数 据 库 安 全 性第 一 节计 算 机 安 全 性 概 论数 据 库 的 安 全 性 是 指 保 护 数 据 库 以 防 止 不 合 法 的 使 用 所 造 成 的 数据 泄 露 、 更 改 或 破 坏 。安 全 性 问 题

47、不 是 数 据 库 系 统 所 独 有 的 ，所 有 计 算 机 系 统 都 有 这 个问 题 。只 是 在 数 据 库 系 统 中 大 量 数 据 集 中 存 放 ，而 且 为 许 多 最 终 用 户直 接 共 享 ，从 而 使 安 全 性 问 题 更 为 突 出 。系 统 安 全 保 护 措 施 是 否 有 效名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 38 页 - - - - - - - - - 是 数 据 库 系 统 的 主 要 指 标 之 一 。数 据 库

48、的 安 全 性 和 计 算 机 系 统 的 安 全 性 ，包 括 操 作 系 统 、网 络 系统 的 安 全 性 是 紧 密 联 系 、相 互 支 持 的 ，因 此 在 讨 论 数 据 库 的 安 全 性 之前 首 先 讨 论 计 算 机 系 统 安 全 性 的 一 般 问 题 。9. 1. 1计 算 机 系 统 的 三 类 安 全 性 问 题所 谓 计 算 机 系 统 安 全 性 ，是 指 为 计 算 机 系 统 建 立 和 采 取 的 各 种 安全 保 护 措 施 ，以 保 护 计 算 机 系 统 中 的 硬 件 、 软 件 及 数 据 ， 防 止 其 因 偶然 或 恶 意 的 原 因 使

49、 系 统 遭 到 破 坏 ，数 据 遭 到 更 改 或 泄 露 等 。计 算 机 安全 不 仅 涉 及 到 计 算 机 系 统 本 身 的 技 术 问 题 、 管 理 问 题 ， 还 涉 及 法 学 、犯 罪 学 、心 理 学 的 问 题 。 其 内 容 包 括 了 计 算 机 安 全 理 论 与 策 略 ；计 算机 安 全 技 术 、安 全 管 理 、安 全 评 价 、安 全 产 品 以 及 计 算 机 犯 罪 与 侦 察 、计 算 机 安 全 法 律 、安 全 监 察 等 。 概 括 起 来 ， 计 算 机 系 统 的 安 全 性 问 题可 分 为 三 大 类 ， 即 技 术 安 全 类

50、、 管 理 安 全 类 和 政 策 法 律 类 。技 术 安 全 是 指 计 算 机 系 统 中 采 用 具 有 一 定 安 全 性 的 硬 件 、软 件 来实 现 对 计 算 机 系 统 及 其 所 存 数 据 的 安 全 保 护 ，当 计 算 机 系 统 受 到 无 意或 恶 意 的 攻 击 时 仍 能 保 证 系 统 正 常 运 行 ， 保 证 系 统 内 的 数 据 不 增 加 、不 丢 失 、 不 泄 露 。 技 术 安 全 之 外 的 ， 诸 如 软 硬 件 意 外 故 障 、 场 地 的 意外 事 故 、管 理 不 善 导 致 的 计 算 机 设 备 和 数 据 介 质 的 物