并发控制：数据库一致性保障与调度策略

并发控制是数据库管理系统（DBMS）中的一项关键功能，它确保在多用户环境下，多个并发运行的事务能够有效地共享数据资源，避免数据的一致性和完整性被破坏。当多用户同时访问数据库时，可能出现各种并发问题，例如数据冲突、不一致性和并发调度不当导致的问题。 首先，多用户数据库系统的核心挑战在于并发操作的随机调度可能导致数据的不一致性。举例来说，如果事务甲和事务乙同时对同一个数据对象A进行操作，按照一种可能的调度，如甲先修改A，随后乙读取并修改A，然后甲再尝试写回其修改。如果乙的操作先于甲，那么甲的修改将被乙覆盖，造成数据丢失，这就是并发控制要解决的问题。 并发控制的主要目标包括事务的隔离性和数据库的一致性。事务的隔离性确保每个事务在执行过程中感觉不到其他事务的影响，如同在单独操作数据库一样。这通过诸如封锁（Locking）、两段锁协议等机制来实现，封锁机制会限制对数据的访问，直到事务完成并释放锁定。 活锁和死锁是并发控制中的特殊问题。活锁发生在两个或更多的事务相互等待对方释放资源而无法继续执行，形成循环等待。死锁则是当两个或更多的事务彼此持有对方需要的资源，导致它们都无法向前推进，形成僵局。并发调度的可串行性是衡量系统是否能将并发操作转换为串行操作的一种方法，以确保数据的一致性。 粒度问题是并发控制的一个重要因素，涉及封锁的范围大小。较小的粒度（如行级锁定）可以减少锁的竞争，提高并发性能，但可能增加死锁的风险；而较大的粒度（如表级锁定）则易于避免死锁，但可能导致更严重的资源争用。 11.2封锁是并发控制的基本手段，通过锁定机制确保在任一时刻只有一个事务可以修改特定的数据，从而避免数据冲突。这通常包括静态锁定（在整个事务执行期间保持锁定）和动态锁定（在事务执行过程中根据需要获取和释放锁定）两种方式。 11.3活锁和死锁的检测与恢复是并发控制中的复杂部分。对于活锁，通常采用超时策略或撤销策略来解决；而对于死锁，系统通常采用预防、检测和回滚策略来避免或解决。 11.4并发调度的可串行性分析确保并发操作可以重新排序为一个没有冲突的序列，即使在实际运行中，事务是并发执行的。这对于保持数据库的一致性至关重要。 11.5两段锁协议是IBM提出的一种著名算法，它分为两个阶段：第一阶段尝试获取所有需要的锁，第二阶段检查是否存在死锁并调整事务顺序。这种协议有助于减少死锁的发生，并提供事务并发执行的稳定性。 11.6封锁的粒度选择需要在性能和安全性之间做出权衡。不同的粒度适用于不同的应用场景，数据库管理员需要根据具体需求和系统特性来决定。 并发控制是数据库管理系统应对多用户环境挑战的关键技术，通过一系列机制和策略，如封锁、事务隔离、并发调度和死锁管理，确保数据的一致性和事务的正确执行，从而提供高效、可靠的数据服务。