并发控制

1.数据库中为什么要并发控制？并发控制能保证事务的哪些特性？

数据库是共享资源，通常有多个事务同时在运行。当多个事务并发地存取数据库时就会产生读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。

并发一致性可以保证事务的一致性和隔离性。

2.并发操作可能会产生哪几类数据不一致性？用什么方法能避免各种不一致的情况？

丢失修改


两个事务T1和T2读入同一数据并修改，t2提交的结果破坏了（覆盖了）T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。


不可重复读


不可重复读是指事务T1读取某一数据后，事务T2对其执行更新操作，使T1无法再现前一次的读取结果，不可重复读包括三种情况：

• 事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，当事务T1再次读取数据时，得到与前一次不同的值。
• 事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务T2删除了其中部分记录，当T1再次按照相同条件读取数据时，发现某些记录消失了。
  
  事务T1按一定条件从数据库中读取了某些数据记录后，事务T2插入了一些记录，当T1再次按照相同条件读取数据时，发现多了一些记录。
  
  后两种有时称为幻影读现象。

读脏数据


读脏数据是事务T1修改某一数据，将其写回磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被撤销，这时T1已修改的数据恢复原值，T2读到数据就与数据库中的数据不一致，则T2读到的数据就称为脏数据，即不正确的数据。

避免不一致性的 方法就是并发控制，常用的并发控制技术包括封锁方法，时间戳方法、乐观控制方法和多版本并发控制方法。

3.什么是封锁？基本的封锁类型有几种？

封锁就是事务T对某个数据对象，例如表、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的索之前，其他事务不能更新或读取此数据对象。

基本的封锁类型：排他锁（X锁）、共享锁（S锁）

• 排他锁又称为写锁，若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放了A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。
• 共享锁又称为读锁。若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能发生修改A，其他事务只能对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这就保证其他事务可以读A，但在T释放A上加的S’锁之前不能对做任何修改。

4.如何使用封锁机制保证数据的一致性？

DBMS在对数据进行读写操作之前首先对该数据库执行封锁操作，例如图中事务T1在对A进行修改之前先对A执行Xock（A）即对A机上X锁。这样T2请求对A加X锁时就被拒绝，T2只能等待T1

释放A上的锁后才能获得对A的X锁，这时它读到的A是T1更新后的值，再按此新的A值进行运算。。这样就不会丢失T1的更新。

DBMS按照一定的封锁协议对并发操作进行控制，使得多个并发操作有序 的执行，就可以避免丢失修改、不可重复读和读”脏“数据不一致性。

5.什么是活锁？试述活锁产生的原因和解决办法

如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求封锁R，于是T2等待，T3也请求封锁R，当T1释放R上的封锁之后系统首先批准T3的请求，T2仍然等待。然后T4又请求封锁R，当T3释放R上的封锁系统批准T4的请求。。。T2有可能永远等待，如下图所示，这就是活锁的情形。活锁的含义是该等待事务等待时间太长，似乎被封锁住了，实际上可能被激活。

活锁产生的原因：当一系列的封锁不能按照先后顺序执行时，就可能导致一些事务无限期等待某哦个封锁，从而导致活锁。

避免获得活锁的简单方法时采用先来先服务的策略。当多个事务请求封锁同一数据对象时，封锁子系统按请求封锁的先后次序对事务排队，数据对象上的锁一旦释放就批准申请队列中第一个事务获得锁。

6.什么是死锁？给出解决预防死锁的方法

如果事务T1封锁了数据R1，T2封锁了数据R2，然后T1又请求封锁R2，因T2已经封锁了R2，于是T1等待T2释放R2上的锁。接着T2又申请封锁R1，因T1已封锁了R1，T2也只能等待T1释放R1上的锁。如下图，这样就出现了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1、T2两个事务永远不能结束，形成死锁。

防止死锁的发生其实就是要破坏产生死锁的条件，预防死锁通常有两种方法：

• 一次封锁法
  
  要求 每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行。
• 顺序封锁法
  
  预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有的事务都按照这个顺序实行封锁。

7.请给出检测死锁发生一种方法，当发生死锁后如何解除死锁？

数据库系统一般采用的方法 是允许死锁发生，DBMS检测死锁发生后解除。

DBMS中诊断死锁的方式与操作系统类似，一般使用超时法或事务等待图法。

超时法是指如果一个事务的等待时间超过了规定的实现，一般就认为发生了死锁。

DBMS并发控制子系统检测到死锁后，就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤销，释放此事务持有的所有锁，使其他事务得以继续运行下去。

8.什么样的并发调度使正确的调度

可串行化的调度是正确的调度

可串行化的调度的定义：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相同，称这种调度策略为可串行化的调度。

9.为什么要引进意向锁？意向锁的含义是什么？

引进意向锁是为了提高封锁子系统的效率。

原因是：在多粒封锁方法中，一个数据对象可能以两种方式加锁——显示封锁、隐式封锁。因此系统在对某一数据对象加锁时，不仅要检查该数据对象上有无（显式和隐式）封锁与之冲突，还要检查其所有上级结点和下级结点，看申请的封锁是否与这些结点上的（显式和隐式）封锁冲突。显然，这样的检查方法效率很低。为此引进了意向锁。

意向锁的含义是：对任一结点加锁时，必须先对它的上层结点加意向锁。引进意向锁后，系统对某一数据对象加锁时 不必逐个检查与下一级结点的封锁冲突了。

10.试述常用的意向锁：IS锁、IX锁、SIX锁，给出相容矩阵。

IS锁

：如果对一个数据对象加IS锁，表示它的后裔结点拟（意向）加S锁。


IX锁

：如果对一个数据对象加IX锁，表示它的后裔结点拟（意向）加X锁。


SIX锁

：如果对一个数据对象加SIX锁，表示对它加S锁，再加IX锁，即SIX=S+IX。

相容矩阵：