数据库系统中的并发控制与恢复
"Concurrency Control and Recovery in Database Systems-Ch7.pdf" 这份文件主要探讨了数据库系统中的并发控制与恢复机制,特别是在分布式环境下的应用。它由Philip A. Bernstein、Vassos Hadzilacos和Nathan Goodman撰写,涵盖了事务处理、可恢复性、串行化理论以及各种锁定和非锁定调度器的策略。 1. **并发控制**是数据库系统中确保多个事务同时执行时数据一致性的重要机制。事务是数据库操作的基本单位,它由一系列数据库操作组成,并被视为一个逻辑上的单元,要么全部成功完成(提交),要么全部不完成(回滚)。 2. **可恢复性**是确保即使在系统故障或异常情况下,数据库也能恢复到一致状态的关键特性。这通常通过日志记录事务的操作来实现,以便在需要时可以重播或撤销这些操作。 3. **串行化**是并发控制的一个目标,它保证了并发执行的事务看起来像按照某种特定顺序依次执行一样,即事务之间的相对顺序保持不变,避免了并发操作导致的数据不一致性问题。 4. **数据库系统模型**中,作者可能会讨论不同的事务处理模型,如ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性)属性,以及这些属性如何在并发环境中得以维持。 5. **串行化理论**部分详细介绍了历史记录、可串行化历史记录的概念,以及串行化定理,用于判断一组事务的历史是否可以被重排序为一个串行的历史,而不违反事务的隔离性和一致性。 6. **两阶段锁定(2PL)**是一种常用的并发控制方法,包括积极调度和保守调度两种策略。基本的2PL要求事务在修改数据之前获取锁,在事务结束时释放所有锁。然而,这种方法可能导致死锁,因此需要解决死锁检测和避免的策略。 7. **非锁定调度器**如时间戳排序(TO)和序列化图测试(SGT)等提供了另一种方法,它们避免了锁定带来的开销,但可能需要更复杂的算法来确保串行化。 8. **多粒度锁定**允许在不同级别(例如页面、行甚至字段)上使用锁,增加了并发性能,但也带来了新的挑战,如幻读问题,需要特殊的解决方案。 9. **分布式环境**中的并发控制和恢复增加了网络延迟和故障的可能性,文件中可能会详细讨论分布式两阶段锁定、分布式死锁及其处理。 10. **性能优化**是并发控制的关键考虑因素,包括锁的实现细节、避免死锁和提高事务吞吐量的策略。 11. **树锁定**是针对特定数据结构(如B树)的锁定策略,以优化多级索引的并发访问。 12. **证书(Certifiers)**和认证协议在非锁定调度器中用于验证事务执行的正确性,确保事务之间的冲突得以解决。 这份文档深入探讨了数据库系统中并发控制和恢复的复杂性,从理论到实践,从基本的锁定策略到高级的并发调度算法,全面阐述了保证数据库安全和高效运行的关键技术。
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