事务等待图:数据库并发控制与死锁检测
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更新于2024-08-15
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等待图法是数据库系统并发控制领域中的一个重要概念,它用于分析和管理多事务环境下可能出现的问题,确保数据库的一致性和事务隔离性。在数据库系统概论课程中,这一章节详细探讨了并发控制的各种策略和机制。
并发控制概述是第十一章的核心内容,主要关注如何在多事务环境中有效地执行操作,避免数据不一致性和死锁等问题。首先,介绍了三种并发执行方式:
1. **事务串行执行**:这是最简单的方式,每次只有一个事务运行,确保了事务的顺序性,但可能导致资源利用率低下。
2. **交叉并发**(InterleavedConcurrency):在单处理机系统中,通过轮流让事务交替执行,减少了处理器空闲时间,提高了效率,但不是理想的并发环境。
3. **同时并发**(SimultaneousConcurrency):在多处理机系统中,多个事务真正并行执行,理论上效率最高,但受限于硬件环境,需要复杂的并发控制机制。
并发执行可能会引发数据不一致性,如丢失修改(Lost Update)、不可重复读(Non-Repeatable Read)等问题。为解决这些问题,DBMS(数据库管理系统)需要实施并发控制机制,如封锁、两段锁协议和不同的封锁粒度。封锁是一种基本技术,它通过对数据加锁来限制事务对数据的访问,防止并发冲突。常见的封锁协议包括悲观锁定和乐观锁定,前者假设并发错误可能发生,因此一开始就锁定数据;后者则假设并发很少出错,直到冲突发生时才加锁。
活锁和死锁是并发控制中的两个关键概念。活锁是指事务由于不断等待其他事务释放资源而无法继续执行,但这些事务又在等待其他事务完成。死锁则是指两个或更多事务相互等待对方释放资源,导致所有事务都无法继续,这时就需要通过检测事务等待图来识别并解除死锁。
等待图法就是通过动态构建一个表示事务之间依赖关系的有向图,其中节点代表事务,边表示事务间的等待关系。当系统检测到图中存在回路时,意味着发生了死锁。DBMS会通过定期检查等待图,调整事务的执行顺序或者释放部分资源,来避免或恢复这种问题。
总结来说,等待图法是并发控制中一种可视化工具,帮助理解事务之间的交互,对于理解和解决数据库并发控制中的问题至关重要,也是衡量数据库管理系统性能的重要指标。通过学习和掌握这些概念和技术,数据库管理员可以更好地管理和优化数据库环境,确保数据的一致性和系统的稳定性。
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