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1、数据库武大版8章并发控制ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第八章第八章 并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结并发控制概述并发控制概述多事务执行方式多事务执行方式(1)事务串行执行事务串行执行每每个个时时刻刻只只有有一一个个事事
2、务务运运行行，其其他他事事务务必须等到这个事务结束以后方能运行必须等到这个事务结束以后方能运行不不能能充充分分利利用用系系统统资资源源，发发挥挥数数据据库库共共享资源的特点享资源的特点并发控制（续）并发控制（续）(2)交叉并发方式（交叉并发方式（interleavedconcurrency）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）并发控制（续）(3)同时并发方式（同时并发方式（simult
3、aneousconcurrency）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事务并发执行带来的问题n可可能能会会存存取取和和存存储储不不正正确确的的数数据据，破破坏坏事事务的隔离性和数据库的一致性务的隔离性和数据库的一致性nDBMS必须提供并发控制机制必须提供并发控制机制n并并发发控控制制机机制制是是衡衡量量一
4、一个个DBMS性性能能的的重重要要标志之一标志之一8.1 8.1 并发控制概述并发控制概述n并发控制机制的任务并发控制机制的任务对并发操作进行正确调度对并发操作进行正确调度保证事务的隔离性保证事务的隔离性保证数据库的一致性保证数据库的一致性T1的修改被的修改被T2覆盖了！覆盖了！读读A=16AA-3写回写回A=13读读A=16AA-1写回写回A=15事务事务T2事务事务T1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并发操作带来的数据不一致性n丢失修改（丢失修改（lostupdate）n不可重复读（不可重复读（non-repeatableread）n读读“
5、脏脏”数据（数据（dirtyread）1.丢失修改丢失修改丢失修改是指事务丢失修改是指事务1与事务与事务2从数据库中读从数据库中读入同一数据并修改入同一数据并修改事务事务2的提交结果破坏了事务的提交结果破坏了事务1提交的结果，提交的结果，导致事务导致事务1的修改被丢失。的修改被丢失。2.不可重复读不可重复读不可重复读是指事务不可重复读是指事务1读取数据后，事务读取数据后，事务2执行更新操作，使事务执行更新操作，使事务1无法再现前一次读无法再现前一次读取结果。取结果。三类三类不可重复读不可重复读事务事务1读取某一数据后：读取某一数据后：1。事务事务2对其做了修改，对其做了修改，当事务当事务1再次
6、读该再次读该数据时，得到与前一次不同的值。数据时，得到与前一次不同的值。2.事务事务2删除了其中部分记录删除了其中部分记录，当事务，当事务1再次再次读取数据时，发现某些记录神密地消失了。读取数据时，发现某些记录神密地消失了。3.事务事务2插入了一些记录插入了一些记录，当事务，当事务1再次按相再次按相同条件读取数据时，发现多了一些记录。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（phantomrow）3.读读“脏脏”数据数据事务事务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读取同一数据后读取同一数据后事务事
7、务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。图图8.1三种数据不一致性三种数据不一致性T1T2读A=16AA-1写回A=15读A=16AA-1写回A=15(a)丢失修改丢失修改图图8.1三种数据不一致性三种数据不一致性(续续)读读B=100BB*2写回写回B=200读读A=50读读B=100求和求和=150读读A=50读读B=200求和求和=250(验算不对验算不对)T2T1(b)不可重复
8、读不可重复读图图8.1三种数据不一致性三种数据不一致性(续续)读读C=200读读C=100CC*2写回写回CROLLBACKC恢复为恢复为100T2T1(c)读读“脏脏”数据数据第八章第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结8.2封锁封锁一、什么是封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵三、基本锁的相容矩阵一、什么是封锁一、什么是封锁n封锁就是事务
9、封锁就是事务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n加锁后事务加锁后事务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。n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封锁封锁一、什么是封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵三、基本锁的相容矩阵二、基本封锁类型二、基本封锁类型nDBMS通常提供了多种类型的封
10、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。n基本封锁类型基本封锁类型排它锁（排它锁（eXclusivelock，简记为，简记为X锁）锁）共享锁（共享锁（Sharelock，简记为，简记为S锁）锁）排它锁排它锁n排它锁又称为写锁排它锁又称为写锁n若事务若事务T对数据对象对数据对象A加上加上X锁，则只允许锁，则只允许T读取和修改读取和修改A，其它任何事务都不能再对，其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到加任何类型的锁，直到T释放释放A上的锁上的锁共享锁共享锁n共享锁
11、又称为读锁共享锁又称为读锁n若事务若事务T对数据对象对数据对象A加上加上S锁，则其它事锁，则其它事务只能再对务只能再对A加加S锁，而不能加锁，而不能加X锁，直到锁，直到T释放释放A上的上的S锁锁8.2封锁封锁一、什么是封锁一、什么是封锁二、基本封锁类型二、基本封锁类型三、基本锁的相容矩阵三、基本锁的相容矩阵三、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第八章第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度
12、的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结8.3封锁协议封锁协议n在运用在运用X锁和锁和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（LockingProtocol）何时申请何时申请X锁或锁或S锁锁持锁时间、何时释放持锁时间、何时释放n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n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级封锁协议级封锁协议n事务事务T在修改数据在修改数据
13、R之前必须先对其加之前必须先对其加X锁，锁，直到事务结束才释放直到事务结束才释放n正常结束正常结束（COMMIT）n非正常结束非正常结束（ROLLBACK）n1级封锁协议可防止丢失修改级封锁协议可防止丢失修改n在在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级封锁协议级封锁协议T1T2XlockA获得读A=16AA-1写回A=15CommitUnlockAXlockA等待等待等待等待获得XlockA读A=15AA-1写回A=14CommitUnlockA没有丢失修改没有丢失修
14、改1级封锁协议级封锁协议读读A=15XlockA获得获得读读A=16AA-1写回写回A=15RollbackUnlockAT2T1读读“脏脏”数据数据1级封锁协议级封锁协议XlockB获得获得读读B=100BB*2写回写回B=200CommitUnlockB读读A=50读读B=100求和求和=150读读A=50读读B=200求和求和=250(验算不对验算不对)T2T1不可重复读不可重复读2级封锁协议级封锁协议n1级封锁协议级封锁协议+事务事务T在读取数据在读取数据R前必须前必须先先加加S锁锁，读完后即可释放，读完后即可释放S锁锁n2级封锁协议可以防止丢失修改和读级封锁协议可以防止丢失修改和读“
15、脏脏”数据。数据。n在在2级封锁协议中，由于读完数据后即可释级封锁协议中，由于读完数据后即可释放放S锁，所以它不能保证可重复读锁，所以它不能保证可重复读。2级封锁协议级封锁协议不可重复读不可重复读SclockA获得获得读读A=50UnlockASclockB获得获得读读B=100UnlockB求和求和=150XlockB等待等待等待等待获得获得XlockB读读B=100BB*2写回写回B=200CommitUnlockBT2T1SclockA获得获得读读A=50UnlockASclockB获得获得读读B=200UnlockB求和求和=250(验算不对验算不对)T2T1(续续)3级封锁协议级封锁
16、协议n1级封锁协议级封锁协议+事务事务T在读取数据在读取数据R之前必之前必须先对其加须先对其加S锁，直到锁，直到事务结束才释放事务结束才释放n3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级封锁协议级封锁协议T1T2SlockA读A=50SlockB读B=100求和=150读A=50读B=100求和=150CommitUnlockAUnlockBXlockB等待等待等待等待等待等待等待等待获得XlockB读B=100BB*2写回B=200CommitUnlockB可重复读可重复读3级封锁协议级封锁协议T1T2XlockC读C=100CC*2
17、写回C=200ROLLBACK(C恢复为100)UnlockCSlockC等待等待等待等待获得SlockC读C=100CommitCUnlockC不读不读“脏脏”数据数据4封锁协议小结封锁协议小结n三级协议的主要区别三级协议的主要区别什么操作需要申请封锁什么操作需要申请封锁何时释放锁（即持锁时间）何时释放锁（即持锁时间）封锁协议小结封锁协议小结(续续)第八章第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并
18、发控制8.9小结小结8.4活锁和死锁活锁和死锁n封锁技术可以有效地解决并行操作的一致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性问题，但也带来一些新的问题死锁死锁活锁活锁8.4.1活锁活锁如何避免活锁如何避免活锁采用先来先服务的策略：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当多个事务请求封锁同一数据对象时n按请求封锁的先后次序对这些事务排队按请求封锁的先后次序对这些事务排队n该该数数据据对对象象上上的的锁锁一一旦旦释释放放，首首先先批批准准申申请队列中第一个事务获得锁。请队列中第一个事务获得锁。8.4.2死锁死锁T1T2XlockR1.XlockR2等待等待
19、等待等待等待等待.XlockR2.XlockR1等待等待等待等待.解决死锁的方法解决死锁的方法两类方法两类方法1.预防死锁预防死锁2.死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除1.死锁的预防死锁的预防n产生死锁的原因是两个或多个事务都已封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，从而出现其他事务封锁的数据对象加锁，从而出现死等待。死等待。n预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条预防死锁的发生就是要破坏产生死锁的条件件死锁的预防死锁的预防（续）（续）预防死锁的方法预防死锁的方法n一次封锁法一次封锁法n顺序封锁法顺序
20、封锁法（1）一次封锁法）一次封锁法n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n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：降低并发度扩大封锁范围扩大封锁范围将以后要用到的全部数据加锁，势必扩大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了封锁的范围，从而降低了系统的并发度一次封锁法（续）一次封锁法（续）n难于事先精确确定封锁对象难于事先精确确定封锁对象数据库中数据是不断变化的，原来不数据库中数据是不断变化的，原来不要求封锁的数据，在执行过程中可能要求封锁的数据，在执
21、行过程中可能会变成封锁对象，所以很难事先精确会变成封锁对象，所以很难事先精确地确定每个事务所要封锁的数据对象地确定每个事务所要封锁的数据对象解决方法：将事务在执行过程中可能解决方法：将事务在执行过程中可能要封锁的数据对象全部加锁，这就进要封锁的数据对象全部加锁，这就进一步降低了并发度一步降低了并发度。（2）顺序封锁法）顺序封锁法n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。n顺序封锁法存在的问题顺序封锁法存在的问题维护成本高维护成本高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
22、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）顺序封锁法（续）难于实现难于实现事务的封锁请求可以随着事务的执行而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要封锁哪些对象，因此也就很难按规定的顺序去施加封锁。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,E。事务事务T3起初要求封
23、锁数据对象起初要求封锁数据对象B,C,E，但当它，但当它封锁了封锁了B,C后，才发现还需要封锁后，才发现还需要封锁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）死锁的预防（续）n结论结论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DBMS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.死锁的诊断与解除死锁的诊断与解除n允许死锁发生允许死锁发生n解除死锁解除死锁由由DBMS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
24、存在死锁一旦检测到死锁，就要设法解除一旦检测到死锁，就要设法解除检测死锁：检测死锁：超时法超时法n如果一个事务的等待时间超过了规如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁定的时限，就认为发生了死锁n优点：实现简单优点：实现简单n缺点缺点有可能误判死锁有可能误判死锁时限若设置得太长，死锁发生后时限若设置得太长，死锁发生后不能及时发现不能及时发现等待图法等待图法n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事务等待图是一个有向图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为结点的集合，每个结点表示正运行的事务U为边的集合
25、，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若若T1等待等待T2，则，则T1，T2之间划一条有向边，从之间划一条有向边，从T1指指向向T2n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1min）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）死锁的诊断与解除（续）n解除死锁解除死锁选择一个处理死锁代价最小的事务，将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，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。使其它事务能继续运
26、行下去。第八章第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的一、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8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的一、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
27、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一、什么样的并发操作调度是正确的n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。n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。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
28、或者预想的什么样的并发操作调度是正确的（续）什么样的并发操作调度是正确的（续）n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。n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（Serializable）的）的调度。调度。什么样的并发操作调度是正确的（续）
29、什么样的并发操作调度是正确的（续）n可串行性是并行事务正确性的唯一准则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：读：读B；A=B+1；写回；写回A；事务事务2：读：读A；B=A+1；写回；写回B；假设假设A的初值为的初值为2，B的初值为的初值为2。什么样的并发操作调度是正确的（续）什么样的并发操作调度是正确的（续）对这两个事务的不同调度策略对这两个事务的不同调度策略n串行执行串行执行串行调度策略串行调度策略1串行调度策略串行调度策略2n交错执行交错执行不可串行化的调度不可串行化的调度可串行化的调度可串行化的调度(a
30、)串行调度策略，正确的调度串行调度策略，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)不可串行化的调度不可串行化的调度SlockBY=B=2UnlockBXlockAA=Y+1写回写回A(=3)Unl
31、ockASlockAX=A=2UnlockAXlockBB=X+1写回写回B(=3)UnlockBT1T2(c)不可串行化的调度不可串行化的调度(续续)由于其执行结果与由于其执行结果与(a)、(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）可串行化的调度（续）n由于其执行结果与串行调度（由于其执行结果与串
32、行调度（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并发调度的可串行性一、什么样的并发操作调度是正确的一、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n为了保证并行操作的正确性，为了保证并行操作的正确性，DBMS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。n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
33、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）如何保证并发操作的调度是正确的（续）n保证并发操作调度正确性的方法保证并发操作调度正确性的方法封锁方法：封锁方法：两段锁两段锁（Two-PhaseLocking，简，简称称2PL）协议协议时标方法时标方法乐观方法乐观方法第八章第八章 并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁
34、和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结8.6两段锁协议两段锁协议n两段锁协议的内容两段锁协议的内容1.在对任何数据进行读、写操作之前，事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，事务不再获得任在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。何其他封锁。两段锁协议（续）两段锁协议（续）n“两段两段”锁的含义锁的含义事务分为两个阶段事务分为两个阶段n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；
35、n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）两段锁协议（续）例：例：事务事务1的封锁序列：的封锁序列：SlockA.SlockB.XlockC.UnlockB.UnlockA.UnlockC；事务事务2的封锁序列：的封锁序列：SlockA.UnlockA.SlockB.XlockC.UnlockC.UnlockB；事务事务1遵守两段锁协议，而事务遵守两段锁协议，而事务2不遵守两段协议。不遵守两段协议。两段锁协议（续）两段锁协议（续）n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
36、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n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n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）两段锁协议（续）T1SlockB读读B=2Y=BXlockAA=Y+1写回写回A=3UnlockBUnlockAT2SlockA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=AXlo
37、ckBB=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
38、不遵守两段锁协议两段锁协议（续）两段锁协议（续）n两段锁协议与防止死锁的一次封锁法两段锁协议与防止死锁的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）两段锁协议（续）图图8.7遵守两段锁协议的事务发生死锁遵守两段
39、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）两段锁协议（续）n两段锁协议与三级封锁协议两段锁协议与三级封锁协议两类不同目的的协议两类不同目的的协议n两段锁协议两段锁协议保证并发调度的正确性保证并发调度的正确性n三级封锁协议三级封锁协议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第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的
40、可串行性8.6两段锁协议两段锁协议8.7封锁的粒度封锁的粒度8.8Oracle的并发控制的并发控制8.9小结小结8.7封锁的粒度封锁的粒度8.7.1封锁粒度封锁粒度8.7.2多粒度封锁多粒度封锁8.7.3意向锁意向锁8.7.1封锁粒度封锁粒度一、什么是封锁粒度一、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一、什么是封锁粒度一、什么是封锁粒度nX锁和锁和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n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：逻辑单元逻辑单元:属性值、属性值集合、元组、关系、索
41、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）什么是封锁粒度（续）n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n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)n多粒度封锁多粒度封锁(multiplegranularitylocking)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
42、.7.1封锁粒度封锁粒度一、什么是封锁粒度一、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二、选择封锁粒度的原则二、选择封锁粒度的原则n封锁的粒度越封锁的粒度越大，小，大，小，n系统被封锁的对象系统被封锁的对象少，多，少，多，n并发度并发度小，高，小，高，n系统开销系统开销小，大，小，大，n选择封锁粒度：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）选择封锁粒度的原则（续）n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
43、锁单位；n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；n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封锁的粒度封锁的粒度8.7.1封锁粒度封锁粒度8.7.2多粒度封锁多粒度封锁8.7.3意向锁意向锁8.7.2多粒度封锁多粒度封锁n多粒度树多粒度树n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n根结点是整个数据库，表示最大的数据粒根结点是整个数据库，表示最大的数据粒度度n叶结点表示最小的数据粒度叶结点表示最小的数据粒度多粒度封锁（续）多粒度封锁（续）例：三级粒度树。根结点为数据库，数据库的子
44、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多粒度封锁协议封锁协议n允许多粒度树中的每个结点被独立地加锁允许多粒度树中的每个结点被独立地加锁n对一个结点加锁意味着这个结点的所有后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裔结点也被加以同样类型的锁n在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种在多粒度封锁中一个数据对象可能以两种方式封锁：方式封锁：显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁显式封锁和隐式封锁n显式封锁显式封锁:直接加到数据
45、对象上的封锁直接加到数据对象上的封锁n隐式封锁隐式封锁:由于其上级结点加锁而使该数据由于其上级结点加锁而使该数据对象加上了锁对象加上了锁n显式封锁和隐式封锁的效果是一样的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对某个数据对象加锁时系统检查的内容n该数据对象该数据对象有无显式封锁与之冲突有无显式封锁与之冲突n所有上级结点所有上级结点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）n所有下级结点所有下级结点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
46、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封锁的粒度封锁的粒度8.7.1封锁粒度封锁粒度8.7.2多粒度封锁多粒度封锁8.7.3意向锁意向锁8.7.3意向锁意向锁n引进意向锁（引进意向锁（intentionlock）目的）目的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什么是意向锁n对任一结点加基本锁，必须对任一结点加基本锁，必须先先对它的上层对它的上层结点结点加意向锁加意向锁n如果对一个结点加意向锁，则说明该结点如果对一个结点加意向锁，则说明该结点的的下层结点下层结点正在被加锁正在被加锁意向锁意向锁(续续)例：
47、对任一元组例：对任一元组r加锁，先关系加锁，先关系R加意向锁加意向锁n事务事务T要对关系要对关系R加加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是否已加了不相容的锁，是否已加了不相容的锁，n不需要搜索和检查不需要搜索和检查R中的每一个元组是否加了中的每一个元组是否加了X锁锁常用意向锁常用意向锁n意向共享锁意向共享锁(IntentShareLock，简称，简称IS锁锁)n意向排它锁意向排它锁(IntentExclusiveLock，简称，简称IX锁锁)n共享意向排它锁共享意向排它锁(ShareIntentExclusiveLock，简称，简称SIX锁锁)意向锁（续）意
48、向锁（续）nIS锁锁如如果果对对一一个个数数据据对对象象加加IS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锁。锁。例例：要要对对某某个个元元组组加加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IS锁锁意向锁（续）意向锁（续）nIX锁锁如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加IX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锁。锁。例：要对某个元组加例：要对某个元组加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IX锁。锁。意向锁（续）意向锁（续）nSIX锁锁如果对一个数据对象加如果对一个数据对象加SIX锁，表示对它加锁，表示对它
49、加S锁，锁，再加再加IX锁，即锁，即SIX=S+IX。例：对某个表加例：对某个表加SIX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IX锁）。锁）。意向锁（续）意向锁（续）意向锁的相容矩阵意向锁的相容矩阵T1T2SXISIXSIX-SYNYNNYXNNNNNYISYNYYYYIXNNYYNYSIXNNYNNY-YYYYYY意向锁（续）意向锁（续）n锁的强度锁的强度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一个事务在申请封锁时以强锁代替弱锁是安全一个事务
50、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）意向锁（续）n具有意向锁的多粒度封锁方法具有意向锁的多粒度封锁方法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；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第八章并发控制并发控制8.1并发控制概述并发控制概述8.2封锁封锁8.3封锁协议封锁协议8.4活锁和死锁活锁和死锁8.5并发调度的可串行性并发调度的可串行性8.6两段锁协议两