数据库并发控制：锁的相容性与并发问题

"数据库系统概论并发控制章节" 在数据库系统中，特别是在多用户环境下的数据库系统，允许多个用户同时访问和操作数据是其核心特性之一。这在诸如飞机定票系统、银行数据库系统等应用中尤为常见，这些系统往往需要处理大量并发事务，以提高服务效率。然而，这种并发执行模式引入了新的挑战。 并发控制是数据库管理系统的关键组成部分，它确保在并发环境下，事务的执行不会导致数据的不一致性和错误。主要的并发控制方法包括事务的串行执行、交叉并发执行以及同时并发执行。 1. 事务串行执行：在这种模式下，每个时刻只有一个事务运行，其他事务必须等待当前事务完成才能开始。虽然这种方式保证了数据的一致性，但资源利用率低，无法充分发挥数据库的并发能力。 2. 交叉并发执行：在单处理机系统中，事务的操作轮流交叉进行，虽然不是真正意义上的并行，但可以通过减少处理机的空闲时间来提高效率。 3. 同时并发执行：在多处理机系统中，每个处理机可以并行运行一个事务，实现真正的并行处理，大大提高了系统性能。 并发执行会引发一系列问题，如多个事务同时访问同一数据可能导致数据的不一致。为了解决这些问题，数据库系统采用了各种并发控制技术，如封锁机制。封锁是通过设置锁来防止多个事务同时修改同一数据，从而确保事务的隔离性。锁的相容矩阵用于描述不同类型的锁之间是否相容，矩阵中的“Y”表示锁相容，事务可以并行执行；而“N”则表示锁冲突，事务必须等待或被阻塞。 11.2封锁机制包括多种类型的锁，如共享锁（读锁）和独占锁（写锁），共享锁之间是相容的，而共享锁与独占锁之间不相容。此外，还有行级锁、页级锁、表级锁等不同粒度的锁，粒度的选择会影响并发性能和资源消耗。 11.3活锁和死锁是并发控制中的另外两个关键问题。活锁是指两个或更多事务因相互等待对方释放资源而无限期地等待下去；死锁则是指多个事务相互持有并等待对方释放资源，形成循环等待，系统无法继续执行。数据库系统需要具备检测和恢复死锁的能力。 11.4并发调度的可串行化是衡量并发控制是否有效的标准，如果一个并发调度的结果等价于某个串行调度的结果，那么这个并发调度就是可串行化的，保证了事务的一致性。 11.5两段锁协议是解决并发问题的一种策略，它规定事务必须分两个阶段获取和释放锁：第一阶段是获取锁，第二阶段是释放锁。这种协议有助于防止死锁，并确保事务的正确执行。 11.6封锁的粒度决定了锁控制的精细程度，更细的粒度可以提供更高的并发性，但会增加锁管理的复杂性；反之，更粗的粒度则可以简化管理，但可能降低并发性。 并发控制是数据库系统保证数据完整性、事务隔离性和系统效率的核心技术。通过合理设计和应用各种并发控制策略，如封锁、死锁处理和调度策略，可以有效地在并发环境中维护数据库的一致性。