数据库并发控制：从锁机制到时间戳策略

"数据库并发控制的基本方法，涵盖了事务处理、加锁机制和恢复与日志记录，确保数据库一致性。" 在数据库系统中，并发控制是一个关键的组成部分，它确保了在多用户环境下，同时执行的事务能够正确地完成，保持数据库的一致性和完整性。并发控制的目标是提供类似于单个事务顺序执行的效果，即使事务实际上是以某种并发方式执行的。本章主要讨论了以下几个核心概念和技术： 1. **串行调度和可串行化调度**：串行调度是指事务按照某个特定顺序依次执行，而可串行化调度则是在并发执行下，事务的结果等价于它们以某种顺序串行执行的结果。这是并发控制的基本要求，保证了并发执行事务的正确性。 2. **冲突可串行性**：这一概念强调了在并发执行中，如果不存在任何两个事务的操作对同一数据项有冲突（例如，一个事务读取时，另一个事务写入），那么这些事务的执行顺序可以任意调整，仍然保持结果的一致性。 3. **加锁机制**：封锁（Locking）是实现可串行化调度的常用手段，通过获取和释放锁来控制事务对数据的访问。例如，共享锁（读锁）允许多个事务同时读取数据，而独占锁（写锁）则确保在写入时数据不会被其他事务读取或修改。 4. **多种锁方式的封锁系统**：除了基本的读写锁，还有其他的锁策略，如意向锁、行级锁、页级锁等，用于更精细的数据访问控制，以减少锁定开销和提高并发性能。 5. **封锁调度器的体系结构**：这部分描述了事务管理器如何决定何时授予或撤销锁，以及如何调度事务的执行顺序，以避免死锁和提高并发效率。 6. **数据库元素层次的管理**：这涉及到根据数据库的结构，如表、索引等，来实施封锁策略，以确保在不同层次上的一致性。 7. **树协议**：在复杂的数据库结构中，如树形结构，特定的并发控制协议可能需要被采用，以保证节点间的操作顺序正确。 8. **使用时间戳的并发控制**：时间戳排序法是一种无锁的并发控制策略，通过赋予每个事务一个时间戳，根据时间戳的大小来决定事务的执行顺序，避免了锁定和解锁的开销。 9. **使用有效性确认的并发控制**：这种技术通常用于优化读写操作，通过检查事务的读取是否基于最新的数据状态，以防止脏读和不可重复读等问题。 并发控制不仅涉及事务的正确执行，还关系到系统的性能和响应时间。因此，数据库管理系统必须精心设计并发控制策略，以在保证数据一致性的前提下，最大化并发性能。不同的并发控制方法各有优缺点，实际应用中需要根据具体场景选择合适的技术。