第82章数据库保护技术并发.ppt

《第82章数据库保护技术并发.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第82章数据库保护技术并发.ppt（47页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、数据库系统概论数据库系统概论第八章第八章 数据库保护技术数据库保护技术第四章第四章 数据库安全性数据库安全性8.1 数据库的安全性及数据库的安全性及SQL Server的安全管理的安全管理 8.2 数据库完整性及数据库完整性及SQL Server的完整性控制的完整性控制8.3 数据库并发控制及数据库并发控制及SQL Server并发控制并发控制8.4 数据库恢复技术与数据库恢复技术与SQL Server数据恢复机制数据恢复机制问题的产生问题的产生v多用户数据库系统的存在 允许多个用户同时使用的数据库系统n飞机定票数据库系统n银行数据库系统 特点：在同一时刻并发运行的事务数可达数百个 问题的产生

2、（续）问题的产生（续）v不同的多事务执行方式不同的多事务执行方式 （1 1）串行执行）串行执行（2 2）并发执行）并发执行（3）并行方式（多处理机）并行方式（多处理机）T1T2T3事务的串行执行方式问题的产生（续）问题的产生（续）v事务并发执行带来的问题事务并发执行带来的问题 多个事务多个事务同时存取同一数据同时存取同一数据的情况时，可能会的情况时，可能会存取和存存取和存储不正确储不正确的数据的数据v数据库的并发控制：数据库的并发控制：控制数据库，防止多用户并发使用数据库时造成数据错误和控制数据库，防止多用户并发使用数据库时造成数据错误和程序运行错误，保证程序运行错误，保证数据的完整性数据的完

3、整性。8.3 数据库并发控制及数据库并发控制及SQL Server并发控制并发控制8.3.1 8.3.1 事务及并发控制的基本概念事务及并发控制的基本概念8.3.2 8.3.2 封锁及封锁协议封锁及封锁协议8.3.3 8.3.3 封锁出现的问题及解决方法封锁出现的问题及解决方法8.3.4 SQLServer8.3.4 SQLServer的并发控制（了解，不考核）的并发控制（了解，不考核）8.3.1 事务及并发控制的基本概念v1、事务的概念和特征v2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题1、事务的概念和特征、事务的概念和特征v1.事务的概念事务的概念 事务：是用户定义的一个数据库操作序列，这些

4、操作要么全做要事务：是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位。么全不做，是一个不可分割的工作单位。一个程序中可以包含多个事务一个程序中可以包含多个事务 在在SQLSQL语言中，定义事务的语句有三条：语言中，定义事务的语句有三条：BEGIN TRANSACTIONBEGIN TRANSACTION；COMMITCOMMIT；ROLLBACKROLLBACK；1、事务的概念和特征、事务的概念和特征v 定义方式：v BEGIN TRANSACTION BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句1 SQL 语句2 SQL 语句2 。CO

5、MMIT ROLLBACK提交提交回滚回滚1、事务的概念和特征（续）、事务的概念和特征（续）v2.事务的事务的ACID特性特性：原子性（Atomicity）一致性（Consistency）隔离性（Isolation）持续性（Durability）1、事务的概念和特征（续）、事务的概念和特征（续）v3、事务特性遭破坏的原因、事务特性遭破坏的原因 1 1）多个事务并发运行时，不同事务的交叉执行（隔离性）多个事务并发运行时，不同事务的交叉执行（隔离性）2 2）事务在运行过程中被强制终止（原子性、一致性）事务在运行过程中被强制终止（原子性、一致性）v 事务处理的两个工作：事务处理的两个工作：并发控制任

6、务（并发控制任务（8 8、3 3小节）小节）保证事务的隔离性，确保数据库的一致性。保证事务的隔离性，确保数据库的一致性。数据库恢复任务（数据库恢复任务（8 8、4 4小节）小节）保证事务的原子性、一致性。保证事务的原子性、一致性。8.3.1 事务及并发控制的基本概念v1、事务的概念和特征v2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题T1的修改被的修改被T2覆盖了！覆盖了！2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题 例例 飞机订票系统中的一个活动序列飞机订票系统中的一个活动序列 甲售票点甲售票点(甲事务甲事务)读出某航班的机票余额读出某航班的机票余额A A，

7、设，设A=20A=20；乙售票点乙售票点(乙事务乙事务)读出同一航班的机票余额读出同一航班的机票余额A A，也为，也为2020；甲售票点卖出一张机票，修改余额甲售票点卖出一张机票，修改余额AA-1AA-1，所以，所以A A为为1919，把，把A A写回写回数据库；数据库；乙售票点也卖出一张机票，修改余额乙售票点也卖出一张机票，修改余额AA-1AA-1，所以，所以A A为为1919，把，把A A写写回数据库回数据库 n 结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少结果明明卖出两张机票，数据库中机票余额只减少1 1v 这种情况称为数据库的不一致性，是由并发操作引起的。（隔离性）这种情况称为数据库的

8、不一致性，是由并发操作引起的。（隔离性）v 并发操作时，甲、乙两个事务的操作序列的调度是随机的。并发操作时，甲、乙两个事务的操作序列的调度是随机的。v 并发操作带来的数据不一致性，主要包括：并发操作带来的数据不一致性，主要包括：丢失修改（丢失修改（Lost UpdateLost Update）不可重复读（不可重复读（Non-repeatable ReadNon-repeatable Read）读读“脏脏”数据（数据（Dirty ReadDirty Read）2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题1）.丢失修改丢失修改v两个事务T1和T2读入同一数据并

9、修改，T2的提交结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。v上面飞机订票例子就属此类 丢失修改（续）丢失修改（续）T1T2R(A)=16 AA-1 W(A)=15W丢失修改 R(A)=16AA-1W(A)=152）.不可重复读不可重复读v不可重复读是指：事务T1读取数据后，事务T2 执行更新操作，使T1无法再现前一次读取结果。不可重复读（续）不可重复读（续）v不可重复读包括三种情况：(1)事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，当事务T1再次读该数据时，得到与前一次不同的值 不可重复读（续）不可重复读（续）n T1读取B=100进行运算n T2读取同一数据B，对其进行修改后将B=2

10、00写回数据库。n T1为了对读取值校对重读B，B已为200，与第一次读取值不一致 T1T2 R(A)=50 R(B)=100求和=150R(B)=100BB*2(B)=200 R(A)=50R(B)=200和=250(验算不对)不可重复读 例如：不可重复读（续）不可重复读（续）(2)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再次按相同条件读取数据时，发现某些记录消失了(3)事务T1按一定条件从数据库中读取某些数据记录后，事务T2插入了一些记录，当T1再次按相同条件读取数据时，发现多了一些记录。后两种不可重复读有时也称为幻影现象（Phantom Row

11、）3）.读读“脏脏”数据数据 读“脏”数据是指：n事务T1修改某一数据，并将其写回磁盘n事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被撤销n这时T1已修改过的数据恢复原值，T2读到的数据就与数据库中的数据不一致nT2读到的数据就为“脏”数据，即不正确的数据 读读“脏脏”数据（续）数据（续）T1T2 R(C)=100 CC*2 W(C)=200R(C)=200ROLLBACK C恢复为100例如例如读“脏”数据 n T1将C值修改为200，T2读到C为200n T1由于某种原因撤销，其修改作废，C恢复原值100n 这时T2读到的C为200，与数据库内容不一致，就是“脏”数据 v数据不一致性：由于并发

12、操作破坏了事务的隔离性v并发控制就是要用正确的方式调度并发操作，使一个用户事务的执行不受其他事务的干扰，从而避免造成数据的不一致性 2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题v并发控制的主要技术 封锁(Locking)时间戳(Timestamp)乐观控制法v商用的DBMS一般都采用封锁方法 2、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题、事务并发操作可能产生的数据不一致的问题8.3 数据库并发控制及数据库并发控制及SQL Server并发控制并发控制8.3.1 8.3.1 事务及并发控制的基本概念事务及并发控制的基本概念8.3.2 8.3.2 封锁及封锁协议

13、封锁及封锁协议8.3.3 8.3.3 封锁出现的问题及解决方法封锁出现的问题及解决方法8.3.2 封锁及封锁协议v封锁是使事务对它要操作的数据有一定的控制能力。封锁是使事务对它要操作的数据有一定的控制能力。v封锁具有封锁具有3个环节：个环节：申请加锁申请加锁，即事务在操作前要对它将使用的数据提出加锁，即事务在操作前要对它将使用的数据提出加锁请求；请求；获得锁获得锁，即当条件成熟时，系统允许事务对数据加锁，从，即当条件成熟时，系统允许事务对数据加锁，从而事务获得数据的控制权；而事务获得数据的控制权；释放锁释放锁，即完成操作后事务放弃数据的控制权。，即完成操作后事务放弃数据的控制权。8.3.2 封

14、锁及封锁协议v1、锁的类型v2、封锁协议8.3.2 封锁及封锁协议 T1 T2XS-XNNYSNYY-YYYv1、锁的类型 排它锁（Exclusive Locks，简记为X锁）共享锁（Share Locks，简记为S锁）8.3.2 封锁及封锁协议v2、封锁协议在对数据对象加锁时，需要约定一些规则，如，何时申请在对数据对象加锁时，需要约定一些规则，如，何时申请X X锁或锁或S S锁、持锁时间、何时释放等。这些规则统称为封锁协议。锁、持锁时间、何时释放等。这些规则统称为封锁协议。v(1)(1)一级封锁协议。一级封锁协议。事务事务T T在修改数据之前必须先对其加在修改数据之前必须先对其加X X锁，直

15、到事务结束才释放。锁，直到事务结束才释放。v(2)2)二级封锁协议。二级封锁协议。事务事务T T对要修改数据必须先加对要修改数据必须先加X X锁，直到事务结束才释放锁，直到事务结束才释放X X锁；锁；对要读取的数据必须先加对要读取的数据必须先加S S锁，读完后即可释放锁，读完后即可释放S S锁。锁。v(3)(3)三级封锁协议。三级封锁协议。事务事务T T在读取数据之前必须先对其加在读取数据之前必须先对其加S S锁，锁，在要修改数据之前必须先对其加在要修改数据之前必须先对其加X X锁，锁，直到事务结束后才释放所有锁。直到事务结束后才释放所有锁。使用封锁机制解决丢失修改问题使用封锁机制解决丢失修改

16、问题T1T2 Xlock A R(A)=16Xlock A AA-1等待等待 W(A)=15等待等待 Commit等待等待 Unlock A等待等待获得获得Xlock AR(A)=15AA-1W(A)=14CommitUnlock A例：例：n 事务事务T1T1在读在读A A进行修改之前先进行修改之前先对对A A加加X X锁锁n 当当T2T2再请求对再请求对A A加加X X锁时被拒绝锁时被拒绝n T2T2只能等待只能等待T1T1释放释放A A上的锁后上的锁后T2T2获得对获得对A A的的X X锁；这时锁；这时T2T2读到读到的的A A已经是已经是T1T1更新过的值更新过的值1515n 避免了丢失避免了丢失T1T1的更新。的更新。没有丢失修改没有丢失修改一级一级封锁协议。封锁协议。使用封锁机制解决读使用封锁机制解决读“脏脏”数据问数据问题题T1T2 Xlock CR(C)=100CC*2W(C)=200Slock C等待 ROLLBACK等待(C恢复为100)等待Unlock C等待获得获得Slock CR(C)=100Commit CUnlock C例例n 事务事务T1T1在对在对C