第08章 事務(wù)管理

第8章

事務(wù)管理

事

務(wù)

并發(fā)控制

恢

復(fù)

事

務(wù)

事務(wù)的概念

事務(wù)的性質(zhì)

可串行性和隔離級(jí)別

SQL對(duì)事務(wù)的支持

事務(wù)的概念事務(wù)是構(gòu)成單一邏輯工作單元的操作集合。

為什么需要事務(wù)的概念呢？

恢復(fù)的需要并發(fā)操作的需要事務(wù)的性質(zhì)

原子性（Atomicity）

一致性（Consistency）隔離性（Isolation）

持久性（Durability）

事務(wù)的這些性質(zhì)通常稱為ACID特性原子性

事務(wù)的原子性強(qiáng)調(diào)了一個(gè)事務(wù)是一個(gè)邏輯工作單元，是一個(gè)整體，是不可分割的。一個(gè)事務(wù)所包含的操作要么全部做，要么全部不做。

一致性

一個(gè)事務(wù)執(zhí)行一項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，事務(wù)將使數(shù)據(jù)庫(kù)從一種一致性的狀態(tài)變換成另一種一致性狀態(tài)。

在事務(wù)執(zhí)行前，總是假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)是一致的，那么當(dāng)事務(wù)成功執(zhí)行后，數(shù)據(jù)庫(kù)肯定仍然是一致的。

隔離性

如果每個(gè)事務(wù)單獨(dú)執(zhí)行能保持原子性和一致性，這些事務(wù)并發(fā)執(zhí)行也能保持原子性和一致性，則是事務(wù)的隔離性。持久性

事務(wù)的持久性是指一旦事務(wù)成功完成，該事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所施加的所有更新都是永久的。

可串行性可串行性通?？醋魇嵌鄠€(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的正確性準(zhǔn)則。具體判定方法如下：各單個(gè)事務(wù)如能將數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)正確狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)正確狀態(tài)，則認(rèn)為該事務(wù)是正確的；

按任何一個(gè)串行順序依次執(zhí)行多個(gè)事務(wù)也是正確的（這里的串行順序假定各個(gè)事務(wù)間彼此獨(dú)立、不交叉）；

事務(wù)的交叉執(zhí)行過程是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其與串行執(zhí)行過程等價(jià)，則事務(wù)是可串行化的。

SQL對(duì)事務(wù)的支持

開始事務(wù)

結(jié)束事務(wù)

事務(wù)保存點(diǎn)

隱含事務(wù)與自動(dòng)提交

開始事務(wù)

使用BEGINTRANSACTION命令顯式說明一個(gè)事務(wù)開始，它說明了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作的一個(gè)單元的起始點(diǎn)。在事務(wù)完成之前出現(xiàn)任何操作錯(cuò)誤和故障，都可以撤銷事務(wù)，使事務(wù)回退到這個(gè)起始點(diǎn)。

結(jié)束事務(wù)

成功結(jié)束事務(wù)的命令是COMMITTRANSACTION，它的作用是提交或確認(rèn)事務(wù)已經(jīng)完成，所以該命令也稱作事務(wù)提交。

撤消事務(wù)的命令是ROLLBACKTRANSACTION，即撤消在該事務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所做的更新操作，使數(shù)據(jù)庫(kù)回退到事務(wù)的起始點(diǎn)。

事務(wù)保存點(diǎn)

SQL標(biāo)準(zhǔn)還支持“事務(wù)保存點(diǎn)”技術(shù)，所謂事務(wù)保存點(diǎn)就是在事務(wù)的過程中插入若干標(biāo)記，這樣當(dāng)發(fā)現(xiàn)事務(wù)中有操作錯(cuò)誤時(shí)，可以不撤消整個(gè)事務(wù)，只撤消部分事務(wù)，即將事務(wù)回退到某個(gè)事務(wù)保存點(diǎn)。

并發(fā)控制

干擾問題

解決干擾——封鎖

封鎖不當(dāng)——死鎖

封鎖與隔離級(jí)別

干擾問題

丟失更新問題

未提交依賴問題

不一致分析問題

幻象讀問題

丟失更新問題

例：旅客A來到A售票處，要買一張15日北京到上海的13次直達(dá)快速列車的軟臥車票，售票員A（下稱用戶A）在終端A查看剩余票信息；

幾乎在同時(shí)，旅客B來到B售票處，也要買一張15日北京到上海的13次直達(dá)快速列車的軟臥車票，售票員B（下稱用戶B）從終端B查到了同樣的剩余票信息；

旅客A買了一張15日13次7車廂5號(hào)下鋪的軟臥票，用戶A更新剩余票信息并將它存入數(shù)據(jù)庫(kù)；

這時(shí)用戶B不知道用戶A已經(jīng)將15日13次7車廂5號(hào)下鋪的軟臥票賣出，使旅客B也買了一張15日13次7車廂5號(hào)下鋪的軟臥票，用戶B更新剩余票信息并將它存入數(shù)據(jù)庫(kù)（重復(fù)了用戶A已經(jīng)做過的更新）。

總的效果：15日13次7車廂5號(hào)下鋪的軟臥票賣了兩次。其原因是：允許了用戶B在過時(shí)的信息基礎(chǔ)上去更新數(shù)據(jù)庫(kù)，而沒有迫使他去看最新的信息。丟失更新問題

用SQL術(shù)語(yǔ)描述丟失更新問題未提交依賴問題

未提交依賴問題也稱為讀“臟”（DirtyRead）數(shù)據(jù)問題，查詢一個(gè)已經(jīng)被其他事務(wù)更新、但尚未提交的元組，將會(huì)引起未提交依賴問題。

不一致分析問題

不一致分析問題也稱為不可重復(fù)讀問題，很多應(yīng)用可能需要校驗(yàn)功能，這時(shí)往往需要連續(xù)兩次或多次讀數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和分析，結(jié)果由于其他事務(wù)的干擾，使得前后結(jié)果不一致，從而產(chǎn)生校驗(yàn)錯(cuò)誤（即不一致的分析）。

幻象讀問題

幻象讀問題與不一致分析問題有關(guān)，當(dāng)事務(wù)A讀數(shù)據(jù)時(shí)，事務(wù)B在對(duì)同一個(gè)關(guān)系進(jìn)行插入或刪除操作，這時(shí)事務(wù)A再讀同一條件的元組時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)神秘地多出了一些元組或丟失了一些元組，把這種現(xiàn)象稱作幻象讀。

封鎖

封鎖的基本技術(shù)

封鎖機(jī)制

SQLServer中與封鎖有關(guān)的命令

封鎖粒度

意向鎖

封鎖的基本技術(shù)當(dāng)需要查詢或更新數(shù)據(jù)時(shí)，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封鎖，以避免來自其他事務(wù)的干擾。針對(duì)不同的干擾問題可以有不同的封鎖機(jī)制。

以丟失更新問題為例，實(shí)施封鎖的基本思想是：當(dāng)一個(gè)用戶對(duì)一個(gè)表或記錄進(jìn)行更新時(shí)，封鎖該表或記錄，使其他用戶不能在同一時(shí)刻更新相同的表或記錄，迫使其他用戶在更新后的基礎(chǔ)上（而不是在更新前的基礎(chǔ)上）再實(shí)施另外的更新操作。

封鎖的基本技術(shù)實(shí)施封鎖以后的時(shí)間序列封鎖機(jī)制

共享封鎖

獨(dú)占封鎖

更新封鎖

有些封鎖在執(zhí)行完相應(yīng)操作后就自動(dòng)釋放封鎖，有些封鎖則保持到事務(wù)結(jié)束（提交或撤消）時(shí)才釋放（無論如何，所有的封鎖都會(huì)在事務(wù)結(jié)束時(shí)自動(dòng)釋放）。共享封鎖

共享封鎖是為讀操作設(shè)置的一種封鎖，所以也稱作讀封鎖，或簡(jiǎn)稱S鎖，目的是想讀到一組不變的數(shù)據(jù)，也就是在讀數(shù)據(jù)的過程中，不允許其他用戶對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行任何修改操作。這種封鎖可以保證最大的并發(fā)性，任何數(shù)量的用戶都可以同時(shí)對(duì)同樣的數(shù)據(jù)施加這種共享鎖。已經(jīng)實(shí)施共享鎖的表拒絕來自其他事務(wù)的獨(dú)占封鎖和更新封鎖。

獨(dú)占封鎖

獨(dú)占封鎖也叫排他封鎖，它是為修改操作設(shè)置的一種封鎖，也稱為寫封鎖，或簡(jiǎn)稱為X鎖，這是最嚴(yán)格的一類封鎖。當(dāng)需要對(duì)表實(shí)施插入、刪除或修改操作時(shí)，應(yīng)該使用獨(dú)占封鎖。已經(jīng)實(shí)施獨(dú)占封鎖的表，拒絕來自其他用戶的任何封鎖，但不拒絕一般的查詢操作。

更新封鎖

當(dāng)需要對(duì)一個(gè)記錄或一組記錄進(jìn)行更新時(shí)（只是修改，不包括插入和刪除）使用更新封鎖，該封鎖的目的是防止其他用戶在同一時(shí)刻修改同一記錄。已經(jīng)實(shí)施更新封鎖的記錄，拒絕來自其他用戶的任何封鎖，但不拒絕一般的查詢操作。

封鎖粒度

封鎖的對(duì)象可以是表、也可以是元組等，我們把封鎖對(duì)象的大小稱為封鎖粒度（Granularity）。封鎖的對(duì)象可以是邏輯單元（如表和元組等），也可以是物理單元（如數(shù)據(jù)頁(yè)和數(shù)據(jù)塊等）。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般都具有多粒度鎖定功能，允許一個(gè)事務(wù)鎖定不同類型的資源。

意向鎖

為了降低封鎖的成本，提高并發(fā)的性能，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還支持一種意向鎖（IntentionLock）。

意向鎖表示一種封鎖意向，當(dāng)需要在某些底層資源上（如元組）獲取封鎖時(shí)，可以先對(duì)高層資源（如表）實(shí)施意向鎖。意向鎖意向共享（IS）

意向排它（IX）

共享意向排它（SIX）

死鎖

產(chǎn)生死鎖的原因

避免死鎖

發(fā)現(xiàn)死鎖解決死鎖

產(chǎn)生死鎖的原因右圖示意了兩個(gè)并發(fā)事務(wù)所發(fā)生事件的序列，假設(shè)程序A為了完成某個(gè)事務(wù)需要封鎖倉(cāng)庫(kù)和職工兩個(gè)關(guān)系，而幾乎在同一時(shí)刻并發(fā)執(zhí)行的程序B為完成另一個(gè)事務(wù)也需要封鎖職工和倉(cāng)庫(kù)關(guān)系，這兩個(gè)程序正好按照如圖所示的交錯(cuò)序列執(zhí)行命令，結(jié)果兩個(gè)程序都為了等待對(duì)方釋放數(shù)據(jù)資源而產(chǎn)生死鎖。

避免死鎖

相同順序法

所有的用戶程序約定都按相同的順序來封鎖表

一次封鎖法

為了完成一個(gè)事務(wù)，一次性封鎖所需要的全部表

兩階段封鎖協(xié)議

所有事務(wù)都必須將對(duì)數(shù)據(jù)的封鎖分為封鎖和釋放兩個(gè)階段

避免死鎖的封鎖

兩階段封鎖協(xié)議

第一階段稱為擴(kuò)展階段，這一階段獲得各種類型的封鎖，但是不能釋放任何封鎖。第二階段稱為收縮階段，這一階段釋放各種類型的封鎖，一旦開始釋放封鎖，則不能再申請(qǐng)任何類型的封鎖。

注意，兩階段封鎖協(xié)議和一次封鎖法的異同之處。一次封鎖法遵守兩階段封鎖協(xié)議；但是兩階段封鎖協(xié)議并不要求一次封鎖所有需要封鎖的數(shù)據(jù)。兩階段封鎖協(xié)議仍有可能發(fā)生死鎖。

發(fā)現(xiàn)死鎖超時(shí)法

即一個(gè)事務(wù)在等待的時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)限后就認(rèn)為發(fā)生了死鎖。

這種方法非常不可靠，如果設(shè)置的等待時(shí)限長(zhǎng)，則不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)死鎖；如果設(shè)置的等待時(shí)限短，則可能會(huì)將沒有發(fā)生死鎖的事務(wù)誤判為死鎖。

發(fā)現(xiàn)死鎖等待圖法

即通過有向圖判定事務(wù)是否是可串行化的，如果是則說明沒有發(fā)生死鎖，否則說明發(fā)生了死鎖。具體思路是：用節(jié)點(diǎn)來表示正在運(yùn)行的事務(wù)，用有向邊來表示事務(wù)之間的等待關(guān)系，如右圖所示，如果有向圖中發(fā)現(xiàn)回路，則說明發(fā)生了死鎖。

解決死鎖發(fā)現(xiàn)死鎖后解決死鎖的一般策略是：自動(dòng)使“年輕”的事務(wù)（即完成工作量少的事務(wù)）先退回去，然后讓“年老”的事務(wù)（即完成工作量多的事務(wù)）先執(zhí)行，等“年老”的事務(wù)完成并釋放封鎖后，“年輕”的事務(wù)再重新執(zhí)行。

恢

復(fù)

故障類型

備份類型

日志的概念

恢復(fù)模型

備份或轉(zhuǎn)儲(chǔ)

恢復(fù)或還原

故障類型造成事務(wù)中斷的故障

突然掉電引起的事務(wù)中斷

硬件故障引起的事務(wù)中斷

客戶應(yīng)用程序出錯(cuò)引起的事務(wù)中斷

系統(tǒng)程序故障引起的事務(wù)中斷

磁盤介質(zhì)故障

備份類型

雙機(jī)熱備份

雙工備份

磁盤鏡像

數(shù)據(jù)庫(kù)備份技術(shù)

日志的概念

日志則是對(duì)備份的補(bǔ)充，它可以看作是一個(gè)值班日記，它將記錄下所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作。這樣就可以在備份完成時(shí)立刻刷新并啟用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)日志，數(shù)據(jù)庫(kù)日志是實(shí)時(shí)的，它將忠實(shí)地記錄下所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作。當(dāng)磁盤出現(xiàn)故障造成數(shù)據(jù)庫(kù)損壞時(shí)，就可以首先利用備份恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)（恢復(fù)大部分?jǐn)?shù)據(jù)），然后再運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)日志，即將備份后所做的更新操作再重新做一遍，從而將數(shù)據(jù)庫(kù)完全恢復(fù)?；謴?fù)模型

簡(jiǎn)單恢復(fù)模型允許將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到最新的備份，即使用簡(jiǎn)單恢復(fù)模型可以將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到上次備份的即時(shí)點(diǎn)，而無法將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到故障點(diǎn)或特定的即時(shí)點(diǎn)。使用簡(jiǎn)單恢復(fù)模型，日志實(shí)際失去了作用。使用簡(jiǎn)單恢復(fù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)只能做數(shù)據(jù)庫(kù)備份，不能做日志備份。完全恢復(fù)模型允許將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到故障點(diǎn)狀態(tài)，即完全恢復(fù)模型使用數(shù)據(jù)庫(kù)備份和事務(wù)日志備份提供對(duì)介質(zhì)故障的完全防范。備份或轉(zhuǎn)儲(chǔ)

備份的類型

備份整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)

增量備份

事務(wù)日志備份

文件和文件組備份

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份

數(shù)據(jù)庫(kù)備份的類型

全備份：即完整的備份整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；增量備份：增量數(shù)據(jù)庫(kù)備份只備份自上次數(shù)據(jù)庫(kù)備份后發(fā)生更改的數(shù)據(jù)；文件和文件組備份：備份數(shù)據(jù)庫(kù)文件或文件組，而不是備份數(shù)據(jù)庫(kù)；事務(wù)日志備份：只備份事務(wù)日志?；謴?fù)或還原

恢復(fù)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)

恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的部分內(nèi)容

恢復(fù)特定的文件或文件組

恢復(fù)事務(wù)

可以將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到做備份的即時(shí)點(diǎn)、發(fā)生故障的即時(shí)點(diǎn)或特定的事務(wù)即時(shí)點(diǎn)。恢復(fù)或還原根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)全備份進(jìn)行恢復(fù)

根據(jù)增量備份進(jìn)行恢復(fù)

根據(jù)事務(wù)日志進(jìn)行恢復(fù)

根據(jù)文件或文件組備份進(jìn)行恢復(fù)

恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)全備份進(jìn)行恢復(fù)RESTOREDATABASEdatabase_nameFROM{DISK|TAPE}

='physical_backup_device_name'[WITH[[,]{NORECOVERY|RECOVERY}][[,]REPLACE]]根據(jù)增量備份進(jìn)行恢復(fù)

在簡(jiǎn)單恢復(fù)模型和完全恢復(fù)模型中都可以選擇增量備份，如果存在增量備份，則一般需要進(jìn)行相應(yīng)的恢復(fù)操作。

增量恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的命令也是RESTOREDATABASE，但是在根據(jù)增量備份繼續(xù)恢復(fù)之前應(yīng)該：已經(jīng)使用RESTOREDATABASE命令完成了全備份的恢復(fù)，同時(shí)指定了NORECOVERY子句。

根據(jù)事務(wù)日志進(jìn)行恢復(fù)

利用日志可以將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到最新的一致狀態(tài)或任意的事務(wù)點(diǎn)。

首先恢復(fù)事務(wù)日志備份之前的數(shù)據(jù)庫(kù)備份或增量數(shù)據(jù)庫(kù)備份。

如果有多個(gè)日志備份，則按先后順序進(jìn)行恢復(fù)。

根據(jù)事務(wù)日志進(jìn)行恢復(fù)RESTORELOGdatabase_nameFROM{DISK|TAPE}='physical_backup_device_name'[WITH[[,]{NORECOVERY|RECOVERY

}][[,]STOPAT=

date_time|[,]STOPATMARK='mark_name'[AFTERdatetime]|[,]STOPBEFOREMARK='mark_name'

[AFTERdatetime]]]根據(jù)文件或文件組備份進(jìn)行恢復(fù)

如果數(shù)據(jù)庫(kù)的某個(gè)文件損壞了，并且按文件或文件組做了備份，則可以考慮根據(jù)文件或文件組備份進(jìn)行恢復(fù)。

當(dāng)使用文件或文件組備份進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，最后一個(gè)文件或文件組恢復(fù)操作完成后，必須將事務(wù)日志應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)文件，以便使之與數(shù)據(jù)庫(kù)的其余部分保持一致。如果被恢復(fù)的文件自上次備份后沒有做過任何修改操作，則不必應(yīng)用事務(wù)日志，RESTORE語(yǔ)句會(huì)報(bào)告這一情況。

根據(jù)文件或文件組備份進(jìn)行恢復(fù)RESTOREDATABASEdatabase_name{FILE=

logical_file_name

|FILEGROUP=

logical_filegroup_name}F