`
nihongye
  • 浏览: 102101 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 深圳
社区版块
存档分类
最新评论
阅读更多
缘起
今天,发生了一些事情,事情是这样的:
  • 早上9点钟,乔布斯找我借了100块钱,他说下午或明天还
  • 到了10点钟,库克找我还他的100块钱,我正忙,很烦库克(100块钱都好意思找我还),就让他找乔布斯要去。
  • 到了下午2点,乔布斯很守信用,跑过来找我还钱。
  • 到了下午3点,库克跑来对我一阵骂,说我忽悠他。
于是,很郁闷,随手找了本数据库原理看看,看了后,我觉得我明白些道理,想把这些道理记录下来。
数据库的故事
  • 数据库需要同时处理多个事务:发现跟我一样,需要同时对付借钱、讨债的
  • 数据库需要保证一致性:这个不错,我要学习一下
怎样保证一致性呢,书上说“一件事处理完再处理完一件事”,觉得很有道理,而且还进行深刻反思,比如今天的那件事,不让库克去找乔布斯,而是让库克后天再来找我,就不会有后面的烦恼了。
并发控制的故事
但是,计算机科学毕竟就是计算机科学,它不满足于这个结论,它希望干得更高效些,它说:“寻找一个让事务的执行等价于'一件事处理完再处理下一件事'的方法”。我深以为然,果然是聪明人想出来的,再次激发起我的好奇心。
聪明人说:只有读,没问题,因状态改变,才导致不一致性问题。如果将多个事务对多个数据的读写操作序列看成一张图,那么当图不存在环时,即事务的执行等价于一个一个来。而他们研究的则是产生这种图的事务并发控制方法。
并发控制方法-两阶段锁定
锁可分为读锁、写锁。读锁相容,读写锁、写写锁互斥。锁这件事上,可以想象一下每个数据都是一个带着锁的房间,所谓写锁,就是拿着钥匙,把门锁死了,锁死前,里面不能有人;所谓读锁,就是让人进房间,随意观看,进去前,登记一下。
  • 锁增长阶段:在事务提交前,只允许获得锁。
  • 锁缩减阶段:在事务提交后,释放所有持有的锁。
变种:在事务开始提交时,先释放所有读锁。那么当一个事务所申请的锁不存在时,处理的方式包括:
  • 直接拒绝申请者
  • 让申请者一直等待,直到系统通知结果
  • 让申请者等待一段时间
  • 申请者自己不耐烦,跑掉了
回到讨债这件事来,对于乔布斯的借钱,事情已经发生了,那就没办法了,但对于库克,我想处理方式跟上面同样的:
  • 直接拒绝库克,说哥没钱
  • 让库克等待,我有钱了再通知他
  • 让库克等到今晚再回去
  • 库克等的不耐烦,自己回跑掉的
其实,由于可能两个事务互相拥有对方的锁,导致这两个事务都申请不到需要的锁,从而导致死锁,死锁的解决办法如下几种:
  • 赋予每个事务一个唯一序号,让低序号申请者申请高序号事务所拥有锁时,立即拒绝申请
  • 让申请者等待一段时间,超时,则拒绝申请
  • 建立全局的等待图,识别出死锁,当死锁将发生时,拒绝申请

有人提出,这种办法解决不了幻影读问题,所谓幻影读,即是
  • 事务A读到当前数据库有两条记录
  • 事务B插入一条记录
  • 事务A读到当前数据库有三条记录

聪明人说,不是这种方法解决不了,而是,需要一个额外的对表的锁。两阶段锁方法由于要求申请者等待或拒绝,因此聪明人又想了一些其它方法来提高并发性。
多版本时间戳方法
  • 读总是被允许,读到最近历史的一个版本
  • 写写依然互斥
  • 写总是产生新的版本

由于这篇文章长度原因,写不下来详细的证明,我简单的讲下背后的思想:将数据库当前状态看作在时间线上发生的事件的结果,时间线上的每个时间点都是数据库的一个状态。因此,在实现上,赋予每次提交一个唯一序号、每次读一个唯一序号,那么读操作可看成获取当前世界的一个历史状态。那么写写冲突怎么办呢,采用两阶段锁定方法呗。

真实世界的数据处理方法
讲了一堆废话,讲下真实世界的情况吧。真的需要完全的一致性吗?单靠数据库就能保证吗?在现实世界中:
  • 并不是所有逻辑都在一个数据库事务中执行:比如,从其它地方获取到一个数据记录,然后修改起值后,提交到数据库中。显然并不是根据数据库中的数据状态进行修改后提交。这种情况被命名为长事务,通常采用乐观锁的方法,以求在数据库的当前状态上进行数据变更。
  • 锁表有需要吗:通常没有这个必要,有就锁呗,应用负责申请该锁
  • Oracle数据库采用多版本时间戳、两阶段写锁协议

综合以上,个人认为多版本时间戳、两阶段写锁、乐观锁的组合是一个保证并发性与一致性的最佳选择

其它
  • 两阶段锁定,其实并不是数据库特有,比如java并发教程里的打电话例子
  • 借钱、还债的例子是杜撰出来的,乔布斯、库克跟我有毛关系

掩卷叹息,没文化不知道害怕,债务这么简单的事情背后居然有这样的大道理。数据库的事情深不见底,也都是几十年前的技术,但是背后的思想,却让人深深着迷,我只是初学者,不正确的地方,还请大家不吝指出,以免误人
资料
http://research.microsoft.com/en-us/people/philbe/ccontrol.aspx
http://docs.oracle.com/cd/B10500_01/server.920/a96524/c21cnsis.htm#2611
Concurrency Control in Distributed Database Systems(by PHILIP A. BERNSTEIN AND NATHAN GOODMAN)



分享到:
评论
1 楼 krystal_0424 2014-04-29  

相关推荐

    数据库系统的并发控制-PPT课件.ppt

    数据库系统的并发控制 并发控制是指数据库系统中多个事务并发执行时,如何避免或解决由于并发操作而引起的数据不一致和不正确性问题...通过使用锁机制、封锁协议和两阶段锁协议等技术,可以实现数据库系统的并发控制。

    TwoPhaseLocking:严格的两阶段锁定协议用于并发控制,使用等待死锁方法来处理死锁

    严格的两阶段锁定协议用于并发控制,使用等待死锁方法来处理死锁 程序的设计与实现: 我设计了两个HashMap来跟踪所有事务,并设计了PriorityQueue来存储等待的事务。 我们将所有操作的列表存储在交易表(TT)和锁定...

    分布式数据库并发控制

    1. **锁定协议**:包括共享锁(读锁)和独占锁(写锁),通过锁定数据项防止并发操作之间的冲突。例如,读操作获取共享锁,写操作获取独占锁,同一时间只能有一个事务持有写锁。 2. **两阶段锁协议(2PL)**:事务...

    数据库并发控制PPT

    为了实现并发控制,数据库系统通常采用两种主要策略:**两阶段锁协议**(2PL)和**多版本并发控制**(MVCC)。两阶段锁协议确保事务在修改数据之前先获取锁,并在事务结束时释放锁。MVCC则创建数据的多个版本,使得...

    并发控制实现方法的比较研究

    相比之下,InnoDB采用了传统的两阶段锁定(Two-Phase Locking, 2PL)协议来实现并发控制。在读写操作之前,会为访问的对象加上共享锁或排他锁,从而可能导致读写阻塞。为了减轻这一限制,InnoDB也引入了多版本并发控制...

    并发控制 课后答案-简述并发控制.doc

    总的来说,数据库并发控制通过封锁、两阶段锁协议、多版本并发控制等多种策略,确保在多事务环境下,数据的一致性、完整性和并发性能达到平衡。封锁协议的不同级别是为了在并发性和一致性之间找到合适的权衡,以满足...

    并发控制课后答案-简述并发控制.doc

    通过使用更高级别的封锁协议,例如两阶段封锁协议,可以防止不可重复读。 3. **读“脏”数据**(Dirty Read):事务T1读取到另一个事务T2还未提交的数据,之后T2被回滚,事务T1读取的数据就变为无效的“脏”数据。...

    数据库并发控制的基本方法

    使用有效性确认的并发控制(Validation-based Concurrency Control, VCC)是在事务提交阶段才检查事务的有效性,即检查事务的操作是否违反了一致性约束。 ### 结论 数据库的并发控制是维护数据完整性和一致性的...

    数据库并发控制sqlserver2000

    - **封锁的基本概念**:封锁是一种用于实现并发控制的技术,通过在数据上设置锁定,防止其他事务在当前事务完成之前对数据进行修改。封锁分为三个阶段:申请加锁、获得锁以及释放锁。 - **锁的类型**:主要有两种...

    并发控制指的是当多个用户同时更新行时,用于保护数据库完整性的各种技术。并发机制不正确可能导致脏读、幻读和不可重复读等此类问题。

    总结来说,并发控制通过封锁、封锁协议、两段锁协议以及特定数据库系统的并发机制来确保在多用户环境中,事务可以安全并高效地执行,避免数据不一致性和资源争用问题。理解并发控制的原理和实践对于优化数据库性能和...

    数据库并发控制及SQLSERVER的并发控制机制PPT学习教案.pptx

    两段锁协议规定事务必须分两个阶段进行锁定和解锁资源:第一阶段是获得所有需要的锁,第二阶段是释放所有锁。此协议防止死锁,确保事务在完成前不会释放任何锁。 5. **封锁的粒度**: 封锁粒度指的是锁定的数据...

    并发控制简单介绍

    ### 两阶段锁定协议 两阶段锁定(Two-Phase Locking,2PL)是一种常用的并发控制协议,分为两个阶段: - **加锁阶段**:事务在修改数据前,必须先获得所需的锁。 - **解锁阶段**:事务在成功提交或回滚后释放所有...

    推选数据库并发控制及SQLSERVER的并发控制机制PPT资料.ppt

    封锁协议中最著名的是两段锁协议,它要求事务分为两个阶段:锁定阶段和解锁阶段。在锁定阶段,事务获取所有需要的锁;在解锁阶段,事务释放所有锁。 SQL Server的并发控制机制主要是基于事务的隔离级别,包括读未...

    数据库系统概论---第十一章并发控制.ppt

    2. 两段锁协议:这种协议规定事务必须分两个阶段进行锁定,第一阶段为获取锁,第二阶段为释放锁。所有事务必须先获得所有需要的锁,然后才能进行修改,直到事务结束才释放所有锁。这确保了并发事务之间的串行化,...

    第十一章 并发控制.pdf

    - **两段锁协议**:要求事务的锁操作被划分为两个阶段:加锁阶段和解锁阶段,以保证事务的可串行性。 - **封锁的粒度**:锁可以作用于不同级别的数据库对象上,如记录级、页级、表级或数据库级,粒度的选择直接影响...

    Lec18-多版本并发控制1

    MVCC通常与其他并发控制协议如两阶段锁定(2PL)、时间戳排序(T/O)和乐观并发控制(OCC)相结合,以实现更高级别的并发性和隔离性。 MVCC的核心思想是为数据库中的每个对象或数据记录保存多个版本。这些版本的...

    chp数据库并发控制实用PPT课件.pptx

    **两段锁协议**是保证并发控制的一种有效策略,它要求事务分为两个阶段:锁定阶段和解锁阶段。在锁定阶段,事务可以获取锁,但在解锁阶段,事务必须先释放所有锁,然后才能提交。两段锁协议有助于防止死锁,即多个...

    《数据库并发控制》PPT课件.ppt

    Oracle等商业数据库系统采用了自己的一套并发控制机制,例如多版本并发控制(MVCC),通过保存数据的不同版本来允许事务在不锁定数据的情况下读取,从而提高了并发性能。 总结来说,数据库并发控制是通过封锁等技术...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics