数据库并发控制：从串行到并行的挑战与解决方案

"数据库并发控制是数据库管理系统中的关键部分，旨在确保在多用户环境中，多个事务可以同时执行而不会导致数据不一致或破坏事务的隔离性。并发控制的主要目标是保证数据库的一致性和正确调度并发操作。本资源涵盖了并发控制的基本概念、不同类型的事务执行方式以及解决并发问题的方法。 并发控制的必要性源于多用户数据库系统的需求，这些系统允许多个用户同时访问和操作数据库。例如，飞机定票和银行系统都是多用户环境，可能在同一时刻有数百个并发事务。并发执行方式主要有三种： 1. 事务串行执行：每个时刻只有一个事务运行，这种方式虽然简单，但不能充分利用系统资源。 2. 交叉并发：在单处理机系统中，事务操作轮流交叉运行，提高了处理机利用率。 3. 同时并发：在多处理机系统中，多个事务可以真正地并行运行，提高系统效率。 然而，事务并发执行也可能带来问题。当多个事务同时访问和修改同一数据时，可能会出现数据不一致和事务一致性破坏的情况。为了解决这些问题，数据库系统采用了并发控制机制，如封锁协议。 11.2封锁是并发控制的一种常见方法，它通过给数据对象加锁来防止并发事务之间的不兼容操作。封锁可以确保在给定时间内，只有获得锁的事务才能对数据进行读写操作。 11.3活锁和死锁是并发控制中可能出现的异常状态。活锁是指两个或更多事务因互相等待对方释放资源而无限期阻塞；死锁则是指多个事务相互持有对方需要的资源，导致所有事务都无法继续。数据库系统需要具备检测和恢复这些状态的能力。 11.4并发调度的可串行性是评估并发控制有效性的标准，意味着一个并发执行的事务集可以被重放，得到与事务串行执行相同的结果，从而保持事务的隔离性。 11.5两段锁协议是确保并发事务不会产生不一致性的策略，它要求事务必须先获取所有需要的锁（第一阶段），然后在执行完所有修改后释放所有锁（第二阶段）。 11.6封锁的粒度是指锁定的数据单位大小，它可以是数据库中的单个记录、页面或整个表。粒度的选择影响并发性能和系统资源的使用。 通过以上这些机制，数据库系统能够在保证数据一致性的同时，有效地支持并发事务的执行，从而提高整体系统性能。" 在实际应用中，数据库管理员和系统设计者需要根据具体需求和系统资源来选择合适的并发控制策略，以达到最佳的性能和数据安全性平衡。