免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统架构设计师 > 2012年下半年 系统架构设计师 上午试卷 综合知识
  第46题      
  知识点:   并发控制
  章/节:   数据库系统       

 
在数据库系统中,“事务”是访问数据库并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性,要求数据库系统维护事务的原子性、一致性、隔离性和持久性。针对事务的这4种特性,考虑以下的架构设计场景:
假设在某一个时刻只有一个活动的事务,为了保证事务的原子性,对于要执行写操作的数据项,数据库系统在磁盘上维护数据库的一个副本,所有的写操作都在数据库副本上执行,而保持原始数据库不变,如果在任一时刻操作不得不中止,系统仅需要删除副本,原数据库没有受到任何影响。这种设计策略称为(44)。
事务的一致性要求在没有其他事务并发执行的情况下,事务的执行应该保证数据库的一致性。数据库系统通常采用(45)机制保证单个事务的一致性。
事务的隔离性保证操作并发执行后的系统状态与这些操作以某种次序顺序执行(即可串行化执行)后的状态是等价的。两阶段锁协议是实现隔离性的常见方案,该协议(46) 。
持久性保证一旦事务完成,该事务对数据库所做的所有更新都是永久的,如果事务完成后系统出现故障,则需要通过恢复机制保证事务的持久性。假设在日志中记录所有对数据库的修改操作,将一个事务的所有写操作延迟到事务提交后才执行,则在日志中(47) ,当系统发生故障时,如果某个事务已经开始,但没有提交,则该事务应该(48)。
 
 
  A.  能够保证事务的可串行化执行,可能发生死锁
 
  B.  不能保证事务的可串行化执行,不会发生死锁
 
  C.  不能保证事务的可串行化执行,可能发生死锁
 
  D.  能够保证事务的可串行化执行,不会发生死锁
 
 
 

 
  第45题    2012年下半年  
   46%
在数据库系统中,“事务”是访问数据库并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性,要求数据库系统..
  第47题    2012年下半年  
   62%
在数据库系统中,“事务”是访问数据库并可能更新各种数据项的一个程序执行单元。为了保证数据完整性,要求数据库系统..
  第12题    2016年下半年  
   53%
假设某证券公司的股票交易系统中有正在运行的事务,此时,若要转储该交易系统数据库中的全部数据,则应采用(12)方式。
   知识点讲解    
   · 并发控制
 
       并发控制
        在多用户共享系统中,许多事务可能同时对同一数据进行操作,称为并发操作,此时数据库管理系统的并发控制子系统负责协调并发事务的执行,保证数据库的完整性不受破坏,同时避免用户得到不正确的数据。
               并发操作的问题
               数据库的并发操作带来的主要问题有:丢失更新问题,不一致分析问题(读过时的数据),依赖于未提交更新的问题(读脏数据)。这3个问题需要DBMS的并发控制子系统来解决。
               (1)丢失更新(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T1提交的结果,T1的修改丢失。
               (2)读过时的数据(不可重复读):事务T1读取某一数据,事务T2读取并修改了同一数据,T1为了对读取值进行校对再读此数据,得到了不同的结果。例如,T1读取B= 100,T2读取B并把B改为200,T1再读B得200,与第一次读取值不一致。
               (3)读脏数据:事务T1修改某一数据,事务T2读取同一数据,而T1由于某种原因被撤销,则T2读到的数据就为“脏”数据,即不正确的数据。例如,T1把C由100改为200,T2读到C为200,而事务T1由于被撤销,其修改宣布无效,C恢复为原值100,而T2却读到了C为200,与数据库内容不一致。
               例如,假设某3个事务T1、T2和T3并发执行的过程如下表所示。
               
               事务并发执行的过程
               在上表中,事务T1、T2分别对数据D1、D2和D3进行读写操作,在t4时刻,事务T1将D1、D2和D3相加存入X1,X1等于450。在t8时刻,事务T2将D3减去D2存入D2,D2等于200。在t13时刻,事务T1将D1、D2和D3相加存入X1,X1等于550,验算结果不对。这种情况就属于不可重复读。在t14时刻事务T3将D2加50存入D2,D2等于150。这样,就丢失了事务T2对D2的修改,这种情况就属于丢失更新。
               封锁的类型
               处理并发控制的主要方法是采用封锁技术,主要有有两种类型的封锁,分别是X封锁和S封锁。
               (1)排他型封锁(X封锁):如果事务T对数据A(可以是数据项、记录、数据集以至整个数据库)实现了X封锁,那么只允许事务T读取和修改数据A,其他事务要等事务T解除X封锁以后,才能对数据A实现任何类型的封锁。可见X封锁只允许一个事务独锁某个数据,具有排他性。
               (2)共享型封锁(S封锁):X封锁只允许一个事务独锁和使用数据,要求太严。需要适当从宽,如可以允许并发读,但不允许修改,这就产生了S封锁的概念。S封锁的含义是:如果事务T对数据A实现了S封锁,那么允许事务T读取数据A,但不能修改数据A,在所有S封锁解除之前决不允许任何事务对数据A实现X封锁。
               封锁协议
               在多个事务并发执行的系统中,主要采取封锁协议来进行处理。
               (1)一级封锁协议:事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁,直到事务结束才释放。一级封锁协议可防止丢失更新,并保证事务T是可恢复的。但不能保证可重复读和不读脏数据。
               (2)二级封锁协议:一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁,读完后即可释放S锁。二级封锁协议可防止丢失更新,还可防止读脏数据。但不能保证可重复读。
               (3)三级封锁协议:一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁,直到事务结束才释放。三级封锁协议可防止丢失更新、防止读脏数据与数据重复读。
               (4)两段锁协议:所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。其中扩展阶段是在对任何数据进行读、写操作之前,首先要申请并获得对该数据的封锁;收缩阶段是在释放一个封锁之后,事务不能再申请和获得任何其他封锁。若并发执行的所有事务均遵守两段封锁协议,则对这些事务的任何并发调度策略都是可串行化的(可以避免丢失更新、不可重复读和读脏数据问题)。遵守两段封锁协议的事务可能发生死锁。
               所谓封锁的粒度即是被封锁数据目标的大小,在关系数据库中封锁粒度有属性值、属性值集、元组、关系、某索引项(或整个索引)、整个关系数据库、物理页(块)等几种。
               :封锁粒度小则并发性高,但开销大;封锁粒度大则并发性低,但开销小,综合平衡照顾不同需求以合理选取适当的封锁粒度是很重要的。
               死锁
               采用封锁的方法固然可以有效防止数据的不一致性,但封锁本身也会产生一些麻烦,最主要就是死锁问题。死锁是指多个用户申请不同封锁,由于申请者均拥有一部分封锁权而又需等待另外用户拥有的部分封锁而引起的永无休止的等待。死锁是可以避免的,目前采用的办法有如下两种。
               (1)预防法:采用一定的操作方式以避免死锁的出现,顺序申请法、一次申请法等即是此类方法。顺序申请法是指对封锁对象按序编号,用户申请封锁时必须按编号顺序(从小到大或反之)申请,这样能避免死锁发生;一次申请法是指用户在一个完整操作过程中必须一次性申请它所需要的所有封锁,并在操作结束后一次性归还所有封锁,这样就能避免死锁的发生。
               (2)死锁的解除法:允许产生死锁,并在死锁产生后通过解锁程序以解除死锁。这种方法中需要有两个程序,一个是死锁检测程序,用它测定死锁是否发生;另一个是解锁程序,一旦检测到系统已产生死锁,则启动解锁程序以解除死锁。
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第46题    在手机中做本题