事務(wù)調(diào)度的可串行性課件

事務(wù)調(diào)度的可串行性課件目錄CATALOGUE事務(wù)調(diào)度概述可串行性概念事務(wù)調(diào)度算法可串行性保證機(jī)制事務(wù)調(diào)度性能優(yōu)化實(shí)踐案例分析事務(wù)調(diào)度概述CATALOGUE01持久性事務(wù)的特性事務(wù)具有四個(gè)特性，即原子性、一致性、隔離性和持久性。一致性事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)一致性狀態(tài)。隔離性事務(wù)的執(zhí)行不受其他事務(wù)的干擾，事務(wù)執(zhí)行的中間結(jié)果對(duì)其他事務(wù)是不可見(jiàn)的。事務(wù)是一系列操作，這些操作被視為一個(gè)單一的工作單位，并一起工作以確保數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。事務(wù)的定義原子性事務(wù)中的所有操作都成功完成，或者全部失敗。一旦事務(wù)完成，其結(jié)果就是永久的，即使發(fā)生系統(tǒng)崩潰或故障。事務(wù)的定義和特性事務(wù)調(diào)度是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)一定的順序執(zhí)行事務(wù)的過(guò)程。事務(wù)調(diào)度的概念確保事務(wù)的原子性和一致性，并提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的整體性能。事務(wù)調(diào)度的目標(biāo)事務(wù)調(diào)度的概念和目標(biāo)根據(jù)調(diào)度策略分類(lèi)分為串行調(diào)度、并行調(diào)度和混合調(diào)度。根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)順序分類(lèi)分為順序調(diào)度和無(wú)序調(diào)度。事務(wù)調(diào)度的分類(lèi)可串行性概念CATALOGUE02可串行性是指多個(gè)事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，其效果與這些事務(wù)按某一種順序串行執(zhí)行的效果相同。在數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理中，可串行性是一個(gè)重要的概念，用于確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。可串行性是事務(wù)正確性的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，也是并發(fā)控制的重要目標(biāo)之一。可串行性的定義可串行性具有不變性，即不論事務(wù)的執(zhí)行順序如何，只要最終結(jié)果滿足可串行性，則該結(jié)果都是正確的?？纱行钥梢员ＷC多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致或數(shù)據(jù)損壞的情況。可串行性是數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理中最基本和最重要的性質(zhì)之一，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制的基礎(chǔ)?？纱行缘男再|(zhì)判定可串行性的方法有多種，其中最常用的是比較事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果和中間狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)一些算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)判定可串行性，例如使用事務(wù)的鎖信息、時(shí)間戳等。通過(guò)比較多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行的結(jié)果與這些事務(wù)按某一種順序串行執(zhí)行的結(jié)果是否相同來(lái)判斷是否滿足可串行性?？纱行缘呐卸ǚ椒ㄊ聞?wù)調(diào)度算法CATALOGUE03注意事項(xiàng)需合理設(shè)置優(yōu)先級(jí)，避免高優(yōu)先級(jí)事務(wù)長(zhǎng)期占用資源，影響低優(yōu)先級(jí)事務(wù)的執(zhí)行?？偨Y(jié)詞基于優(yōu)先級(jí)的事務(wù)調(diào)度算法根據(jù)事務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的事務(wù)先于優(yōu)先級(jí)低的事務(wù)執(zhí)行。詳細(xì)描述該算法將事務(wù)按照優(yōu)先級(jí)從高到低排序，優(yōu)先級(jí)最高的事務(wù)最先執(zhí)行。當(dāng)多個(gè)事務(wù)優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，可采用其他屬性如時(shí)間戳、事務(wù)長(zhǎng)度等進(jìn)行排序。適用場(chǎng)景適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高、優(yōu)先級(jí)差異較大的場(chǎng)景，如銀行轉(zhuǎn)賬、訂單處理等。基于優(yōu)先級(jí)的事務(wù)調(diào)度算法總結(jié)詞基于時(shí)間片的事務(wù)調(diào)度算法將時(shí)間劃分為多個(gè)片段，每個(gè)事務(wù)在時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行，時(shí)間片結(jié)束后切換到下一個(gè)事務(wù)。適用場(chǎng)景適用于對(duì)資源利用率要求較高、事務(wù)執(zhí)行時(shí)間較短的場(chǎng)景，如批處理作業(yè)、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理等。注意事項(xiàng)需合理設(shè)置時(shí)間片大小，避免時(shí)間片過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致資源浪費(fèi)或調(diào)度不均。詳細(xì)描述該算法將系統(tǒng)總時(shí)間劃分為相等或不等的時(shí)間片，每個(gè)事務(wù)分配一定數(shù)量的時(shí)間片。當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，當(dāng)前事務(wù)所占用的資源會(huì)被釋放，調(diào)度器切換到下一個(gè)事務(wù)所。基于時(shí)間片的事務(wù)調(diào)度算法總結(jié)詞基于公平性的事務(wù)調(diào)度算法為每個(gè)事務(wù)分配相等的執(zhí)行機(jī)會(huì)，按照輪詢或競(jìng)爭(zhēng)方式執(zhí)行。該算法將系統(tǒng)資源公平地分配給各個(gè)事務(wù)，確保每個(gè)事務(wù)都有機(jī)會(huì)執(zhí)行。調(diào)度器按照輪詢或競(jìng)爭(zhēng)方式依次執(zhí)行每個(gè)事務(wù)，保證每個(gè)事務(wù)都能獲得相等的執(zhí)行機(jī)會(huì)。適用于對(duì)公平性要求較高、事務(wù)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)景，如云計(jì)算平臺(tái)、分布式系統(tǒng)等。需注意避免饑餓問(wèn)題，確保長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的事務(wù)也能獲得足夠的執(zhí)行機(jī)會(huì)。詳細(xì)描述適用場(chǎng)景注意事項(xiàng)基于公平性的事務(wù)調(diào)度算法可串行性保證機(jī)制CATALOGUE04基于鎖的可串行性保證機(jī)制鎖機(jī)制原理通過(guò)鎖定資源，確保在某一時(shí)刻只有一個(gè)事務(wù)對(duì)特定資源進(jìn)行操作，從而保證事務(wù)的串行執(zhí)行。鎖的粒度根據(jù)鎖定資源的范圍，可以分為行鎖、表鎖和頁(yè)鎖等。行鎖粒度最小，能提供最高的并發(fā)性能，但開(kāi)銷(xiāo)也最大。鎖的類(lèi)型分為樂(lè)觀鎖和悲觀鎖。悲觀鎖在數(shù)據(jù)被修改時(shí)鎖定資源，樂(lè)觀鎖則在提交數(shù)據(jù)更新時(shí)檢查數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改。死鎖和饑餓問(wèn)題當(dāng)多個(gè)事務(wù)相互等待對(duì)方釋放資源時(shí)，會(huì)發(fā)生死鎖。需要檢測(cè)和解決死鎖問(wèn)題，同時(shí)避免饑餓現(xiàn)象，確保所有事務(wù)都能獲得足夠的資源。每個(gè)事務(wù)被賦予一個(gè)唯一的時(shí)間戳，根據(jù)時(shí)間戳的先后順序來(lái)決定事務(wù)的執(zhí)行順序。時(shí)間戳機(jī)制原理時(shí)間戳的生成方式時(shí)間戳的同步問(wèn)題時(shí)間戳與鎖的結(jié)合使用可以采用物理時(shí)間戳或邏輯時(shí)間戳。物理時(shí)間戳基于系統(tǒng)時(shí)鐘，邏輯時(shí)間戳基于事務(wù)的提交順序。物理時(shí)間戳需要解決時(shí)鐘同步問(wèn)題，而邏輯時(shí)間戳需要解決提交順序的一致性問(wèn)題。可以結(jié)合使用時(shí)間戳和鎖來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和性能。基于時(shí)間戳的可串行性保證機(jī)制通過(guò)保留數(shù)據(jù)的不同版本，允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)訪問(wèn)不同版本的數(shù)據(jù)，從而避免沖突。多版本數(shù)據(jù)機(jī)制原理當(dāng)數(shù)據(jù)被修改時(shí)，系統(tǒng)會(huì)保留舊版本的數(shù)據(jù)，并為新版本分配一個(gè)新的唯一標(biāo)識(shí)。多版本的生成方式需要解決不同版本數(shù)據(jù)間的沖突問(wèn)題，可以采用基于鎖或基于時(shí)間戳的機(jī)制來(lái)管理并發(fā)訪問(wèn)。版本間的并發(fā)控制隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)中會(huì)積累大量的數(shù)據(jù)版本，需要進(jìn)行清理以釋放存儲(chǔ)空間和提高系統(tǒng)性能。多版本數(shù)據(jù)的清理基于多版本數(shù)據(jù)的可串行性保證機(jī)制事務(wù)調(diào)度性能優(yōu)化CATALOGUE05根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的鎖粒度，如行鎖、表鎖等，以減少鎖競(jìng)爭(zhēng)和事務(wù)沖突。鎖粒度調(diào)整事務(wù)隔離級(jí)別選擇索引優(yōu)化根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇合適的事務(wù)隔離級(jí)別，如讀已提交、可重復(fù)讀等，以降低并發(fā)事務(wù)間的干擾。合理使用索引，提高數(shù)據(jù)檢索速度，減少事務(wù)在等待數(shù)據(jù)時(shí)的沖突。030201減少事務(wù)沖突的策略通過(guò)優(yōu)化SQL語(yǔ)句，減少不必要的查詢和計(jì)算，提高事務(wù)執(zhí)行效率。優(yōu)化SQL語(yǔ)句將多個(gè)小事務(wù)合并為一個(gè)大事務(wù)，減少事務(wù)的開(kāi)銷(xiāo)和提交次數(shù)，提高執(zhí)行效率。批量處理根據(jù)實(shí)際情況對(duì)事務(wù)進(jìn)行拆分或合并，以減少事務(wù)間的相互等待和干擾。事務(wù)優(yōu)化提高事務(wù)執(zhí)行效率的方法

事務(wù)調(diào)度與數(shù)據(jù)庫(kù)性能的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸事務(wù)調(diào)度不當(dāng)可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸，如鎖競(jìng)爭(zhēng)、I/O等待等。事務(wù)調(diào)度的優(yōu)化通過(guò)合理的事務(wù)調(diào)度策略，可以降低數(shù)據(jù)庫(kù)性能瓶頸，提高整體性能。數(shù)據(jù)庫(kù)性能監(jiān)控定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)性能進(jìn)行監(jiān)控和分析，發(fā)現(xiàn)潛在的性能問(wèn)題，并及時(shí)調(diào)整事務(wù)調(diào)度策略。實(shí)踐案例分析CATALOGUE06分布式系統(tǒng)概述分布式系統(tǒng)是由多個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)組成的系統(tǒng)，這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和協(xié)作，以完成共同的任務(wù)。事務(wù)調(diào)度需求在分布式系統(tǒng)中，事務(wù)調(diào)度是確保數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。事務(wù)調(diào)度需要滿足可串行性、原子性和隔離性等要求。案例分析一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，需要確保在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的事務(wù)能夠按照相同的順序執(zhí)行，以維護(hù)數(shù)據(jù)一致性?？梢圆捎脙呻A段提交協(xié)議、三階段提交協(xié)議等機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。分布式系統(tǒng)中的事務(wù)調(diào)度案例實(shí)時(shí)系統(tǒng)概述01實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)外部輸入做出響應(yīng)的系統(tǒng)，如航空交通控制系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。事務(wù)調(diào)度需求02在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，事務(wù)調(diào)度需要滿足實(shí)時(shí)性和優(yōu)先級(jí)的要求。實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的事務(wù)通常具有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的事務(wù)需要優(yōu)先于低優(yōu)先級(jí)的事務(wù)執(zhí)行。案例分析03一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的事務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，需要根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和截止時(shí)間來(lái)安排任務(wù)的執(zhí)行順序，以確保系統(tǒng)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所有任務(wù)?？梢圆捎没趦?yōu)先級(jí)隊(duì)列的事務(wù)調(diào)度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的事務(wù)調(diào)度案例大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)概述大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是指能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)，如Hadoop、Spark等。事務(wù)調(diào)度需求在大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，事務(wù)調(diào)度需要滿足高效性和擴(kuò)展性的要求。大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常需要處理大量的數(shù)據(jù)和任務(wù)，因此需要采