并发控制：挑战与机制

"并发控制是数据库系统中确保多个事务在并行执行时保持数据一致性的重要机制。并发控制主要关注如何管理事务的执行顺序，避免数据的不一致性和资源的冲突。在多用户数据库系统中，如飞机定票或银行数据库系统，可能会有数百个事务在同一时刻并发运行，这给数据库管理系统带来了挑战。并发控制的目标是防止事务间的干扰，确保事务的隔离性和数据库的一致性。 并发控制有多种执行方式。事务串行执行是最简单的方式，每个时刻只有一个事务运行，但这种方式无法充分利用系统资源。交叉并发方式则通过轮流交叉运行事务来减少处理机的空闲时间，提高效率，尽管事务并非真正并行。而在多处理机系统中，事务可以实现真正的并行执行，即同时并发方式，每个处理机运行一个事务。 并发执行事务时可能出现的问题包括数据不一致性和资源冲突。例如，在飞机订票系统中，如果没有正确的并发控制，可能会发生"丢失修改"问题，即两个事务都读取同一航班的剩余票数，各自卖出一张票后更新数据库，结果数据库中的票数只减少了1，导致数据不一致。 为了应对这些问题，数据库管理系统采用了并发控制机制，如封锁技术。封锁是一种防止多个事务同时访问同一资源的方法，通过锁定资源以保证事务的顺序执行。活锁和死锁是并发控制中另外两个重要的概念，活锁是事务因等待对方释放资源而无限期等待的状态，而死锁则是多个事务相互等待对方释放资源，导致系统停滞不前。 并发调度的可串行性是评估并发控制有效性的关键指标，即判断并发执行的事务序列是否等价于某个串行执行的事务序列，以确保事务的隔离性。两段锁协议是实现并发控制的一种策略，它要求事务在修改数据之前先锁定所有需要的资源，然后在事务结束时解锁所有资源，以防止死锁。 封锁的粒度是指锁定资源的精细程度，粒度越细，锁定的资源越具体，冲突的可能性增加；粒度越粗，锁定的资源范围越大，但可能导致不必要的阻塞，影响系统性能。 并发控制是数据库管理系统的关键组成部分，其性能直接影响到数据库的效率和数据的准确性。通过对并发操作的管理和调度，数据库系统可以确保在多用户环境下的稳定性和可靠性。"