庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)觀念課件

1、認(rèn)識(shí)交易(transaction)的定義。了解交易與同時(shí)性控制的問題。了解資料庫(kù)系統(tǒng)處理交易與同時(shí)性控制的方法。 交易管理(transaction management)是什麼 ?同時(shí)性控制(concurrency control)是什麼 ?這是一個(gè)腦力激盪的園地!交易管理(transaction management)並行控制(concurrency control)復(fù)原(recovery) 交易(transaction)是資料庫(kù)裡頭很特別的觀念一個(gè)資料庫(kù)的交易可以看成是一連串針對(duì)資料進(jìn)行的讀取與更新的作業(yè)交易可能是由使用者或是應(yīng)用程式所啟動(dòng)執(zhí)行資料庫(kù)中的交易看起來可能像是一整個(gè)程式、程式的

2、一部分或是單一的指令 同時(shí)存取控制的程序管理資料庫(kù)的同時(shí)存取作業(yè)，確保同時(shí)進(jìn)行的操作之間不會(huì)互相干擾(interfere)所謂的並行是指一項(xiàng)作業(yè)還沒完全完成就進(jìn)行另一項(xiàng)作業(yè)假如把交易看成是一種邏輯上的作業(yè)單位的話，同時(shí)存取控制的目的就是要避免同時(shí)進(jìn)行的交易互相干擾 (READ) 先取得含有資料項(xiàng)目的disk block的address，接著把disk block複製(copy)到主記憶體的buffer，最後把資料項(xiàng)目從buffer複製到程式變數(shù)(program variable)中。(WRITE) 先取得含有資料項(xiàng)目的disk block的address，接著把disk block複製(cop

3、y)到主記憶體的buffer，然後把程式變數(shù)複製到該buffer，最後把disk block存回磁碟。 交易可以看成是一連串的Read與Write 交易本身應(yīng)該具有所謂的獨(dú)立性或孤立性(isolation) 交易應(yīng)該具有所謂的單元性（Atomicity） 交易應(yīng)該具有所謂的一致性（consistency） 資料庫(kù)系統(tǒng)要保障交易結(jié)果的正確性 電腦的失敗(computer failure) 系統(tǒng)錯(cuò)誤(system error)交易執(zhí)行發(fā)生例外(exception)狀況同時(shí)控制(concurrency control)的要求磁碟毀壞環(huán)境災(zāi)難或?qū)嶋H設(shè)備發(fā)生問題begin_transaction : 表

4、示交易開始進(jìn)行。read/write : 交易對(duì)資料庫(kù)進(jìn)行讀(read)與寫(write)的作業(yè)。end_transaction : 表示交易結(jié)束，但是可能還沒有確認(rèn)(commit)。commit : 確定交易成功地完成了 ! 造成的改變不會(huì)被取消(undone) 。rollback/abort : 表示交易沒有成功，造成的改變必須取消(undone)。 start_transaction, T : 表示交易T開始執(zhí)行。write_item, T, X, old_value, new_value : 交易T將資料庫(kù)的資料X從原來的old_value更新為new_value。read_item,

5、 T, X : 交易T讀取資料庫(kù)的資料Xcommit, T : 交易T成功執(zhí)行完畢，其效應(yīng)已經(jīng)永久地儲(chǔ)存到資料庫(kù)中。abort, T : 交易T被取消(aborted) 。暫時(shí)停止所有交易的進(jìn)行。將所有被更新過的main memory buffer強(qiáng)制寫入(force-writing)磁碟中。將checkpoint記錄寫入log，通時(shí)把log強(qiáng)制寫入(force-writing)磁碟中。繼續(xù)開始執(zhí)行交易。兩個(gè)操作屬於不同的交易。兩個(gè)操作用到(access)相同的資料。其中的一個(gè)操作是對(duì)資料進(jìn)行寫入(write) 。 result equivalentconflict equivalent vi

6、ew equivalent資料的鎖定(locking)時(shí)間戳記 (timestamp)多版同時(shí)控制(multiversion concurrency control) 資料鎖(lock)是與資料項(xiàng)目相關(guān)的變數(shù)(variable) ，用來描述資料本身與操作之間的相關(guān)性以及目前的狀態(tài)資料庫(kù)中的資料項(xiàng)目都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的lock，用來控制多個(gè)交易對(duì)於資料的同時(shí)存取二元鎖(binary lock)有兩種狀態(tài) : locked與unlocked，也可以分別用1與0來表示當(dāng)某個(gè)資料項(xiàng)目的lock值是1時(shí)表示該資料項(xiàng)目目前無法被存取，當(dāng)某個(gè)資料項(xiàng)目的lock值是0時(shí)則代表該資料項(xiàng)目可以被存取 DBMS會(huì)為交易建

7、立一個(gè)時(shí)間戳記 (timestamp) ，用來辨識(shí)交易通常timestamp的值是以系統(tǒng)開始處理交易的順序來決定的，所以也可以看成是一個(gè)交易T的開始執(zhí)行時(shí)間，以TS(T)來表示一般可以運(yùn)用計(jì)數(shù)器(counter)或是系統(tǒng)的時(shí)間來產(chǎn)生timestamp我們可以利用timestamp來安排交易執(zhí)行的順序，讓這樣安排出來的schedule有serializable的特性，這也稱為所謂的timestamp ordering 多版同時(shí)控制會(huì)保存資料多個(gè)版本的值，當(dāng)有交易需要存取資料時(shí)，會(huì)在維持schedule的serializability的前提下選擇適當(dāng)?shù)陌姹緦?duì)於read的操作來說，讀取目前的值可能會(huì)違反規(guī)則，但是讀取之前的值就不會(huì)有影響write的操作則需要連同原來的值也保存起來 在分散式的資料庫(kù)系統(tǒng)中，所有執(zhí)行一個(gè)交易T的節(jié)點(diǎn)必須對(duì)於T