数据库-并发调度(未完结)

数据库-并发调度(未完结)

数据库

• 数据库的并发调度

由于数据库中的数据具备共享性，所以数据库中的数据就支持了多个用户的访问

• 并发调度

• 串行

串行：是指在单核CPU上，有多个事务T1、T2、T3。。。。需要被执行，则此时CPU会按照事物的优先级来顺序执行，即：T1执行完毕，T2执行，T3执行。。。。依次类推

• 并发

• 并发的产生

为了解决串行对系统资源利用率不高的情况，并发思想产生；比如：在串行的时候，T1事物执行完毕，T2再去执行。就会在同一时刻，CPU、IO可能不会被充分利用

• 什么是并发

并发是指：在单核CPU上，T1、T2、T3。。。。事物被随机调度，交叉执行，是因为操作系统的CPU分时调度原理。但是，在任一时刻，只有一个事物被CPU执行，也即就是说并非真正意义上的并发

• 并发带来的问题

比如：T1先执行，执行到一半，T2再执行，执行到一半，T1再执行，就可能会带来一定的问题；

• 数据不一致

• 丢失修改

一个事物的修改覆盖了另外一个事物的修改；T1写事物、T2写事物。

• 不可重复读

T1读事物、T2写事物；T1读的过程中，T2写数据，T1再次读的时候，发现两次读的数据不一致；即：两次读的过程中，出现了写操作。由于写的不同：T1读，T2 更新，T1再次读； T1读，T2 插入，T1再次读；--幻读 T1读，T2 删除 , T1再次读；--幻读

• 幻读

幻读：就是说T1事物再两次读的过程中，T2事物做了插入或者删除操作。那么T1两次读的结果，一会有值，一会没有值。这种现象称为幻读T1读，T2 插入，T1再次读；--幻读T1读，T2 删除 , T1再次读；--幻读

• 脏读

T1写事物，T2读事物；T1写事物，未提交。T2开始读，T1回滚，T2再次读，数据不存在。

• 如果解决并发产生的问题

为了保证多个事物的隔离性

• 并发控制(DBMS提供的机制)

• 封锁

一种悲观的技术：冲突总在发生、为了避免冲突，所以采用封锁技术；银行通常使用悲观的封锁方式，主要是因为银行主要发生更改的操作；即：访问数据库对象之前，必须先加锁，使用完毕，释放锁

• 封锁类型

• 排他锁(X锁)

当T1对数据库做更新时，必须获得排他锁(写锁)，此时，T2也对数据库同一对象进行写操作时，会获取锁失败

• 共享锁(S锁)

当对数据库对象做读操作时，必须获得共享锁

• 排他锁-共享锁符合相容矩阵原理

即只有共享锁和共享锁是不冲突的

• 活锁-死锁

• 活锁

活锁：有T1、T2、T3。。。多个事物，T1首先获得R1的锁，T2、T3....都需要等待，等到T1释放了锁之后，由于操作系统的分时调度机制，此时T3被唤醒，T3此时获取到了R1的锁，等T3释放了锁之后，T4又被唤醒，这个时候，T2一直获取不到锁。这种现象就是活锁，活锁并非死锁。解决办法：事先只需要将T1，T2、T3。。。。放入到队列当中，保证了事物的执行顺序，即先来先获取。这样就会避免了T2事物一直处于等待状态而获取不到锁的情况

• 死锁

1，T1已经获得了R1的锁；2，T2开始执行，并获得了R2的锁；3，T1继续执行，并想要获取R2的锁，由于T2已经占有了R2的锁，T1获取R2失败，并处于等待当中；4，T2开始继续执行，并同时想要获取R1的锁，由于T1已经占有了R1的锁，则T2获取R1失败，并处于等待当中；5，T1开始被唤醒，继续3步骤的操作，结果等待6，T2开始被唤醒，继续4步骤的操作，结果等等7，依次类推。。。互相等待，进入了死循环

• 解决方案

数据库系统的解决方案：一次封锁法；顺序封锁；死锁诊断

• 一次封锁法

即就是：T1事物事先将其需要的锁全部占有。此方法缺点：并发度会降低，其次事先获取到需要全部的锁，这个维度不好把控，会导致

• 顺序封锁

事先将需要封锁的对象排序，然后按照顺序进行封锁缺点：如果T1执行的顺序和封锁对象已排好的顺序不一致时，则同样会增加并发度

• 死锁诊断

• 超时法(商用操作系统使用最多的方式)

事先设置一个超时阈值，当一个事物执行时间超过阈值，则认为是死锁。此时就会回滚该事物，则将其占有的锁释放；缺点：会出现误判；阈值的设置不好把控；

• 等待图(可以精确的监测死锁)

有向图（包括：节点和有向边）即就是：节点代表所有的事物，有向边：表示事物和其他事物之间关系；执行机制：系统周期性的去监测这个有向环，如果出现有向环，则系统会打破这个有向环，即就是回滚有向环当中的一个事物；到底回滚哪一个事物，这个时候系统会根据事物的执行代价来判断，比如：该事物如果执行很久，快要结束了，则不会回滚该事物；而是去监测，执行时间很短的事物，优先释放

• 时间戳(乐观)

乐观认为冲突并不常发生，认为加锁的开销会很大。发现冲突，那么在事物执行完毕再计算。比如：回滚

• 并行

由于多核CPU的发展，出现了真正意义上的并行事物，即：同一时刻，会在不同CPU上执行不同的事物，从而达到真正意义上的并行