第六章事务管理 影响事务ACID特性的因素: 强行中止事务 并发事务的交叉执行 61恢复引论 故障对数据库的影响 数据库本身被破坏 数据库无破坏,数据不正确 恢复的基本原理:冗余 分类 (1)后备复本 转储(Dump)-静态转储/动态转储;海量转储/増量转储 问题:最近一致状态 (2)后备复本十运行记录(日志) 前像( Before Image bl) 后像( After Image Al) 事务状态 (3)多复本 6.2运行记录结构 运行记录的主要内容 前像文件 后像文件 活动事务列表(ATL) 已提交事务列表(CTL)策略 6.3更新事务的执行与恢复 631更新事务的执行规则 (1)提交规则:后像在事务提交前应写入非易失存储器中 (2)先记后写:如果事务在提交前将后像写入DB,则应先把前像
第六章 事务管理 影响事务 ACID 特性的因素： ➢ 强行中止事务 ➢ 并发事务的交叉执行 6.1 恢复引论 故障对数据库的影响 ➢ 数据库本身被破坏 ➢ 数据库无破坏，数据不正确 恢复的基本原理：冗余 分类： (1)后备复本 转储(Dump)－静态转储/动态转储；海量转储/增量转储 问题：最近一致状态 (2) 后备复本＋运行记录（日志） ➢ 前像（Before Image BI） ➢ 后像（After Image AI） ➢ 事务状态 (3)多复本 6.2 运行记录结构 运行记录的主要内容 ➢ 前像文件 ➢ 后像文件 ➢ 活动事务列表（ATL） ➢ 已提交事务列表（CTL） 策略 6.3 更新事务的执行与恢复 6.3.1 更新事务的执行规则 (1)提交规则：后像在事务提交前应写入非易失存储器中； (2)先记后写：如果事务在提交前将后像写入 DB，则应先把前像
写入运行记录 632更新事务的执行方案 (1)后像在事务提交前全部写入数据库 ①TID→AITL ②BI LOG ③AI→DB ④TID→CTL ⑤从ATL删除TID (2)后像在事务提交后写入数据库 ①TID→ATL ②AI LOG ③TID→CTL ④AI DB ⑤从ATL删除TID (3)后像在事务提交前后写入数据库 ①TID→ATL ②AI,BI LOG ③AI→DB(部分) ④TID→CTL ⑤AI→DB(全部) ⑥从ATL删除TID 6.4消息处理 事务运行结束后发送的消息 事务运行中发送的消息 6.5故障类型及恢复方法 (1)事务故障(undo) (2)系统故障(redo+undo) check point (3)介质故障(redo) 66并发控制引论
写入运行记录。 6.3.2 更新事务的执行方案 (1)后像在事务提交前全部写入数据库 ① TID → ATL ② BI → LOG ③ AI → DB ④ TID → CTL ⑤ 从 ATL 删除 TID (2)后像在事务提交后写入数据库 ① TID → ATL ② AI → LOG ③ TID → CTL ④ AI → DB ⑤ 从 ATL 删除 TID (3)后像在事务提交前后写入数据库 ① TID → ATL ② AI，BI → LOG ③ AI → DB（部分） ④ TID → CTL ⑤ AI → DB（全部） ⑥ 从 ATL 删除 TID 6.4 消息处理 事务运行结束后发送的消息 事务运行中发送的消息 6.5 故障类型及恢复方法 (1)事务故障（undo） (2)系统故障（redo + undo）check point (3)介质故障（redo） 6.6 并发控制引论
(1)丢失更新 (2)不可重复读 (3)读“脏”数据 原因:写操作写一写,读一写 67并发事务调度 67.1且标可串行化调度 目标等价调度 目标可串行化调度 672冲突可串行化调度 冲突操作 冲突等价调度 冲突可串行化调度 冲突等价调度一定是目标等价调度,反之不成立 673冲突可串行化判定 目标可串行化:NP完全问题 冲突可串行化:前趋图 6.8加锁协议 681分类 (1)X锁 读、写排他锁 效率 (2)S、Ⅹ锁 S:共享读 X:排他写 (3)S、U、X锁 682两阶段封锁协议(2PL) 申请封锁阶段(增长阶段) 释放封锁阶段(缩减阶段) 合式事务:遵守先加锁,后操作原则的事务 定理:如果所有事务都是合式,两阶段事务,则他们的任何调度 都是可串行化的 严格的两阶段封锁协议
(1)丢失更新 (2)不可重复读 (3)读“脏”数据 原因：写操作 写－写，读－写 6.7 并发事务调度 6.7.1 目标可串行化调度 目标等价调度 目标可串行化调度 6.7.2 冲突可串行化调度 冲突操作 冲突等价调度 冲突可串行化调度 冲突等价调度一定是目标等价调度，反之不成立 6.7.3 冲突可串行化判定 目标可串行化：NP 完全问题 冲突可串行化：前趋图 6.8 加锁协议 6.8.1 分类 (1) X 锁 读、写排他锁 效率 (2) S、X 锁 S：共享 读 X：排他 写 (3) S、U、X 锁 6.8.2 两阶段封锁协议（2PL） ➢ 申请封锁阶段（增长阶段） ➢ 释放封锁阶段（缩减阶段） 合式事务：遵守先加锁，后操作原则的事务 定理：如果所有事务都是合式，两阶段事务，则他们的任何调度 都是可串行化的。 严格的两阶段封锁协议
6.9活锁和死锁 691活锁 无限等待 692死锁 事务间互相占用资源 解决死锁问题的方法 允许死锁发生 预防、避免死锁发生 693死锁的检测和处理 检测方法: (1)超时法 (2)等待图法(有向图) 无限等待问题 694死锁的防止 OS中的方法不完全适用于DBMS 时间标记( timestamp) (1)等待一死亡策略( wait-die) if ts(T1ts(t2) then TI waits lse rollback t2 restart t2 with same ts 6.10多粒度封锁( Granularity) 封锁对象:逻辑单元,物理单元 封锁力度:封锁对象的大小 封锁粒度与系统并发程度和系统开销密切相关 多粒度封锁:显式封锁,隐式封锁 封锁检查:
6.9 活锁和死锁 6.9.1 活锁 无限等待 6.9.2 死锁 事务间互相占用资源 解决死锁问题的方法： ➢ 允许死锁发生 ➢ 预防、避免死锁发生 6.9.3 死锁的检测和处理 检测方法： (1)超时法 (2)等待图法（有向图） 无限等待问题 6.9.4 死锁的防止 OS 中的方法不完全适用于 DBMS 时间标记（timestamp） (1)等待－死亡策略（wait-die） if ts(T1)ts(T2) then T1 waits else { rollback T2; restart T2 with same ts } 6.10 多粒度封锁(Granularity) 封锁对象：逻辑单元，物理单元 封锁力度：封锁对象的大小 封锁粒度与系统并发程度和系统开销密切相关 多粒度封锁：显式封锁，隐式封锁 封锁检查：
意向锁: IS锁(意向共享锁 IX锁(意向排他锁) SIX锁(共享意向排他锁) 相容矩阵 锁的强弱关系 6.11基于时间标记的并发控制技术 61基本的时间标记协议 事务:时间标记;数据项:时间标记(tr,tw) 事务读/写数据的处理: (1)事务T读数据D ifts(T)=tw⑦D):执行Read①),tr(D)=max(ts(T),tr(D) (2)事务T写数据D ifts(T)=tr(D) and ts(T)>tw①D):执行 Write①D),修改 tw(d=ts t) Thomas写入规则: ifts(T)=tw(D)then writeD tw:=ts(T) else ignore Write①) 612多版本并发控制 数据D存在多个复本,每个版本的D都具有tr(D),tw(D)
意向锁： ➢ IS 锁（意向共享锁） ➢ IX 锁（意向排他锁） ➢ SIX 锁（共享意向排他锁） 相容矩阵 锁的强弱关系 6.11 基于时间标记的并发控制技术 6.11.1 基本的时间标记协议 事务：时间标记； 数据项：时间标记（tr,tw） 事务读/写数据的处理： (1)事务 T 读数据 D if ts(T)=tw(D)：执行 Read(D)，tr(D)=max(ts(T),tr(D)) (2) 事务 T 写数据 D if ts(T)=tr(D) and ts(T)>=tw(D) ：执行 Write(D)，修改 tw(D)=ts(T) Thomas 写入规则： if ts(T)=tw(D) then { write(D); tw:=ts(T) } else ignore Write(D) 6.11.2 多版本并发控制 数据 D 存在多个复本，每个版本的 Di都具有 tr(Di),tw(Di)
版本选择:tw①)ts(t), rollback T 多版本并发控制评价 612乐观并发控制技术 事务执行分为三个阶段: (1)读阶段 (2)检验阶段 (3)写阶段 检验:利用时间标记检查是否可串行化
版本选择：tw(Di)ts(T)，rollback T 多版本并发控制评价 6.12 乐观并发控制技术 事务执行分为三个阶段： (1)读阶段 (2)检验阶段 (3)写阶段 检验：利用时间标记检查是否可串行化