6-事务处理 | Zangwei

事务

事务：由某个用户执行的一个不能够被打断的对数据库的操作序列
影响因素
- concurrency 并发控制
- abort
- crash 故障恢复
事务的四个性质：ACID
- Atomicity：要么全部发生，要么都不发生
- Consistency：满足数据约束
- Isolation：并发事务的可串行化
- Durability：数据不丢失

事务活动图

事务控制语句
- begin transaction
  
  数据定义命令(DDL)：每条数据定义命令为一个单独的事务
  
  自动提交方式(set autocommit on|off)：每条访问命令为单独的事务
  
  数据操纵命令(DML)
- commit transaction
- rollback transaction
  
  savepoint
事务控制命令(DCL)
- set autocommit on|off
- set transaction readonly|readwrite
- set transaction isolation level readuncomitted|readcomitted|readrepeatable|serializable
并发错误
- 更新丢失：对多个事务并发修改同一个数据对象的情况未加控制
- 脏读：一个事务读取到了另外一个事务没有提交的数据
- 不可重复读：在两次连续的读操作间插入了另一个事务的写操作
- 幻象读：在两次连续的查询操作间插入了另一个事务的插入操作

隔离级别	Dirty Read	Non-repeatable Read	Phantom Read
Read uncommited	Possible	Possible	Possible
Read commited		Possible	Possible
Repeatable read			Possible
Serializable

实现并发事务的可串行化调度

串行执行：多个事务依次执行
并发执行：交替执行来自不同事务的操作
调度（Schedule, History）：DBMS 中实际执行序列
可串行化调度：对数据库状态的影响和某个串行调度相同
事务与调度表示方法
- 事务： $T_i$
- 事务 $T_i$ 读写数据库对象 $X$：$r_i(X)$
冲突：一对相邻操作，交换顺序改变结果
- 同一事务相同操作是冲突
- 不同事务对同一数据对象的读-写冲突
- 不同事务对同一对象的写冲突
冲突可串行化调度：通过非冲突操作交换可变为串行调度
- 充分条件
- 冲突等价
- 优先图无环
视图等价：对每个数据项
- 一方能读到初始值，另一方也能读到初始值
- 如果在调度S中事务Tk执行了rk(D)，并且读到的是由事务Tj写入的D的值，则在调度H中事务Tk的rk(D)读到的也必须是由事务Tj所写入的D的值
- 如果在调度S中是由事务Tk来执行最后一条关于D的写操作wk(D)，则在调度H中也一定是事务Tk执行最后一条关于D的写操作wk(D)
- 视图等价是冲突等价的必要非充分条件

锁
- 排它锁(X-lock)
- 共享锁(S-lock)
锁协议
- 一级锁协议：写前必须申请X锁并维持到事务执行结束（丢失修改）
- 二级锁协议：一级+读之前申请S锁并维持到读操作完成后（丢失修改，脏读）
- 三级锁协议：一级+读之前申请S锁并维持到事务执行结束（丢失修改，脏读，不可重复读）
- 两阶段锁协议(2PL)
  - 申请并获得锁
  - 释放所有申请的锁
  - 两阶段锁事务：所有锁请求先于解锁请求
  - 由2PL事务所构成的任意合法调度S都是冲突可串行化的
锁粒度：一把锁可以封锁的数据对象大小
- 锁粒度大，系统并发度低，并发控制开销小
- 多粒度封锁：同时支持多种封锁粒度
  - 多粒度树
意向锁
- 意向共享锁(IS锁)
- 意向排它锁(IX锁)
- 共享意向排它锁(SIX锁)
意向锁加锁算法
- 如果对一个结点加‘意向锁’，则说明该结点的下层结点正在被加锁
- 对任一结点加锁时，必须先对它的上层结点加‘意向锁’
- 申请封锁：自上而下
- 释放封锁：自下而上
锁相容矩阵

锁相容矩阵

数据库遭到破坏后及时恢复的功能