第四章数据库管理系统与数据库保护

4.1.3 事务的状态
活动 状态 局部提交 状态 提交 状态
失败 状态
中止 状态
事务状态图
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4.1.3 事务的状态
（1）活动状态（Active）。 （2）局部提交状态（Partially Committed）。 （3）失败状态（Failed）。 （4）中止状态（Aborted）。 （5）提交状态（Committed）。
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练习：


1、为了能在出故障时做好恢复，应在平时做好两件事情： ( )和( ) 2、后备副本的主要作用是( ) 3、日志文件用于保存( ) １、备份和日志 ２、故障恢复 ３、对数据库的更新操作
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4.3 并发控制
4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 并发控制的概念 可串行化的判断 封锁机制 活锁与死锁 共享型封锁(S封锁) 两段封锁协法
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(2)系统故障 由于特殊的原因导致事务无法正常执行，而系统必 须重新启动 如停电、CPU故障等 一般只影响正在执行的事务，而不会破坏数据库本 身以及DBMS环境 系统重新启动时，数据库处于一种非一致性状态
4.2.1 故障类型
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(3)介质故障 外存发生故障，导致存储其中的数据、或数据库本 身、或DBMS软件处于不正常状态 这类故障的破坏性较大 计算机病毒 破坏DBMS软件环境 破坏OS环境 导致数据库系统无法正常工作
4.2.1 故障类型
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4.2.2 恢复的基本原则和实现方法



（1）定期对整个数据库进行复制和转储 冗余技术是数据库恢复的保障 建立数据的冗余 与数据库分别存储 利用冗余数据，重建数据，使其达到一致的状 态 建立整个数据库的冗余 将整个数据库进行备份(冗余的数据库) 需要时将备份数据库恢复(重载)至系统中 解决数据库本身被破坏的场合 只能恢复到数据库备份时的状态
2.不一致问题
时间 1 2 read(A) 更新事务T1 数据库A的值 50 更新事务T3
3
4 5 A=A-10 write(A)
read(A)
6
40
在第6步时，由于T1已更新了A的值，此时T3使用的A值仍 为50，因此造成了不一致。即读了过时的数据。
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4.3.1 并发控制的概念
3."脏数据"的读出
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4.1.2 事务的性质
对数据库的访问是建立在读和写两个操作的基础上。 read(X)：从数据库传送数据项X到事务的工作区。 write(X)：从事务的工作区中将数据项X写回数据库。
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4.1.2 事务的性质
举例： 银行转帐：事务Ti从帐户A过户100￥到帐户B。 T: read(A); A=A-100; write(A); read(B) B=B+100; write(B); read(X)：从数据库传送数据项X到事务的工作区。 write(X)：从事务的工作区中将数据项X写回数据库。
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4.1.2 事务的性质
（4）持久性（Durability) 事务的持久性是指一个事务的成功完成之后，其工作的 结果就会永远保存在数据库中，是永久有效的，即使随后系 统发生故障，也能保持或恢复。 一旦事务成功完成(Commit)，它对数据库的更新应该是持久 的 即使在写入磁盘之前，系统发生故障 在下次启动之后，也应该保障数据更新的有效 持久性通过DBMS恢复管理子系统实现。
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4.1.1 事务
事务（Transaction）是数据库环境中的一个逻辑工作单元。 事务由一系列的操作序列构成的程序执行单元，这些操作要 么全部成功完成，要么全部失败，即不对数据库留下任何影 响。事务是数据库系统工作的基本单位，既是保持数据库完 整性约束或逻辑一致性的单位，又是数据库恢复的单位。事 务的概念相当于操作系统中的进程。 事务可以是一个包含有对数据库进行各种操作的一个完 整的用户程序（长事务），也可以是只包含一个更新操作 （插入、修改、删除）的短事务。



（2）建立日志文件 以日志文件的形式，记录事务对数据库的更新操作 日志文件记录了数据库更新的所有日志记录的序列 常见的是以记录为单位的日志文件 利用日志记录，可对数据库做相应的恢复 日志内容 各个事务的开始标志 各个事务的数据更新操作 各个事务的结束(Commit/Rollback)
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4.1.4 更新事务的执行与恢复
涉及插入、删除和修改等操作的事务统称更新事务，数据 库管理系统必须确保其原子性和一致性。 1．更新事务的执行 为了确保事务的原子性和一致性，更新事务在活动状态 下对数据库的任何修改都不能直接在磁盘中进行，而只能在 内存缓冲区中进行。
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4.1.4 更新事务的执行与恢复

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4.3.1 并发控制的概念
1.丢失更新问题
时间 1 更新事务T1 数据库A的值 50 更新事务T2
2
3 4
read(A)
A=A-10 write(A) 40 100
read(A)
A=A*2
5
6 7 8 write(A)
A值100，错误，第8步丢失了T1对数据库的更新操作。
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4.3.1 并发控制的概念
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4.2.1 故障类型



在运行数据库系统时，可能回出现各种各样的故障。发 生故障时，可能丢失数据库中的数据。DBMS的恢复管 理子系统采取一系列措施，保证在任何情况下保持事务 的原子性和持久性，确保数据不被破坏。 1.数据库系统中可能发生的故障 (1)事务故障 非预期的事务故障 事务由于某些内部条件无法继续正常执行 如：非法输入、找不到数据、出错等 可预期的事务故障 应用程序可以发现的事务故障 该事务可在以后的某个时间重新执行。 此时数据库中的数据处于非一致状态
第4章 数据库管理系统 与数据库保护
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主要内容：



4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
事务处理 数据库的故障与恢复 并发控制 数据库的完整性 数据库的安全性
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4.1 事务处理
保持数据的一致性与稳定性是正确使用数据库 的关键。 4.1.1 事务 4.1.2 事务的性质 4.1.3 事务的状态 4.1.4 更新事务的执行与恢复
完整性检查可以分为以下几种： （1）在事务的每个维护操作（插入、删除、修改）执行 后检查完整性，如果这时查出完整性受到破坏，则将该事务 转为失败状态。这样的完整性约束称为立即约束 （Immediate Constraint）。 （2）在整个事务完成之后检查完整性，这种完整性约束 称为延迟约束（Deferred Constraint）。 （3）在事务的某些特定点检查完整性，这样的点称为检 查点。 （4）在一个维护操作请求之后且执行之前检查完整性。 （5）在数据库管理员或审计员发.4 更新事务的执行与恢复
2．更新事务的恢复 （1）从活动状态转入失败状态的恢复 （2）从局部提交状态转入失败状态的恢复。 这种对事务操作的撤销也称为回滚（ROLLBACK）。
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4.2 数据库的故障与恢复


4.2.1 故障类型 4.2.2 恢复的基本原则和实现方法 4.2.3 SQL中的恢复操作
时间 1 2 read(A) 更新事务T1 数据库A的值 50 更新事务T4
3
4 5
A=A-10
write(A) 40 read(A)
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7
ROLLBACK
50
数据库中A的值恢复为50，事务T4读出的A的值为40， 提交随后又被撤消的数据称为"脏数据"。
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4.3.1 并发控制的概念
并发控制需要靠数据库的并发控制子系统来解决。如
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4.3.1 并发 的概念
为了防止数据库数据的不一致性，必须采取封锁策略，即 在事务要对数据库进行操作之前，首先对其操作的数据设置 封锁，禁止其他事务再对该数据进行操作，当它对该数据操 作完毕并解除对数据的封锁后，才允许其他事务对该数据进 行 操 作 。 串行操作，并行操作。并行操作与串行操作的结果不一 定相同，当且仅当几个事务并行运行的结果和这些事务按某 一次序串行运行的结果相同时，这种并行操作才是正确的。 把并发操作的若干事务的全部事务步按某一顺序排定的运行 次序叫做调度。一个事务的运行次序在并行调度执行的结果 34 等价于某一串行调度执行的结果，则称这种调度是可串行化 的调度。
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4.2.2 恢复的基本原则和实现方法



转储可以分为： 静态转储：在存储期间不允许对数据库进行存取、修改。 动态转储：在存储期间允许对数据库进行存取、修改。 转储还可以分为： 海量存储：每次存储全部数据库 增量存储：每次只存储上次转储后更新过的数据。
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4.2.2 恢复的基本原则和实现方法
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4.2.2 恢复的基本原则和实现方法

（3）恢复 数据库本身(或DBMS)被破坏 重新安装DBMS Reload数据库副本(先前被转储的数据库) 用日志文件执行REDO操作，不丢失对数据库的更新 需要DBA人工处理
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4.2.2 恢复的基本原则和实现方法




（4）具体恢复 数据库本身未被破坏，但有些数据不可靠 系统重启，扫描日志文件(耗时) 根据日志，做Undo：对更新的操作执行反向操作 系统自动完成 根据运行记录优先原则 1.至少要等到相应运行记录已经写入"日志"文件后，才 能允许事务向数据库写入记录 2.直至事务的所有运行记录都已写入运行“日志”文件 后，才能允许事务完成“END TRANSACTION”处理。
4.3.1 并发控制的概念
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4.1.1 事务
SQL中事务的定义 事务以Begin transaction 开始，以Commit work或 Rollback work结束。 Commit work表示提交，事务正常结束。 Rollback work表示事务非正常开始时状态。