数据库并发控制技术研究进展
1.在数据库中为什么要并发控制 答数据库是共享资源,通常有许多个
新后的值，再按此新的 A 值进行运算。这样就不会丢失 T1 的更新。
T1
T2
①xlock A
获得
②读 A=16
③A← A← l 写回 A=15 Commit unlock A ④
⑤
XlockA 等待 等待 等待 等待 获得Ⅺock A 读 A=15 A→A 一 1 写回 A=14
Commit
Un loc kA DBMS 按照一定的封锁协议，对并发操作进行控制，使得多个并发操作有序地执行， 就可以避免丢失修改、不可重复读和读“脏”数据等数据不一致性。
t1t2xlocka获得读a16aal写回a15xlocka等待等待等待等待获得ocka读a15aa一1写回a14commitunlockacommitunlockadbms按照一定的封锁协议对并发操作进行控制使得多个并发操作有序地执行就可以避免丢失修改不可重复读和读脏数据等数据不一致性
1．在数据库中为什么要并发控制? 答 数据库是共享资源，通常有许多个事务同时在运行。 当多个事务并发 地存取数据 库时就会产生 同时读取和 ／或修改同 一数据的情 况。若对
并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。所以数据库管 理系统必须提供并发控制机制。 2．并发操作可能会产生哪几类数据不一致?用什么方法能避免各种不一致的情况?
答： 并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读“脏”数 据。
(1)丢失修改(Lost Update) 两个事务 T。和 T2 读入同一数据并修改，T2 提交的结果破坏了(覆盖了)T。 提交的结果，导致 T1 的修改被丢失。 (2)不可重复读(Non—Repeatable Read) 不可重复读是指事务 T，读取数据后，事务 T2 孰行更新操作，使 T1 无法再现 前一次读取结果。不可重复读包括三种情况：详见《概论》8．1(P266)。 (3)读“脏”数据(Dirty Read) 读“脏”数据是指事务 T。修改某一数据，并将其写回磁盘，事务 T2 读取同一 数据后，T。由于某种原因被撤，这时 T。已修改过的数据恢复原值，T2 读到的 数据就与数据库中的数据不一致，则 T2 读到的数据就为“脏”数据，即不正确的 数据。 避免不一致性的方法和技术就是并发控制。最常用的技术是封锁技术。也可以用其他技 术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。 3．什么是封锁? 答 封锁就是事务 T 在对某个数据对象例如表、记录等操作之前，先向系统发出 请求，对其加锁。加锁后事务 T 就对该数据对象有了一定的控制，在事务 T 释放 它的锁之前，其他的事务不能更新此数据对象。 封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。 4．基本的封锁类型有几种?试述它们的含义。 答 基本的封锁类型有两种：排它锁(Exclusive IJ0cks，简称 x 锁)和共享锁(Share Locks，简 称 S 锁)。 排它锁又称为写锁。若事务 T 对数据对象 A 加上 x 锁，则只允许 T 读取和修改 A，其 他任何事务都不能再对 A 加任何类型的锁，直到 T 释放 A 上的锁。这就保证了其他事务在 T 释放 A 上的锁之前不能再读取和修改 A。 共享锁又称为读锁。若事务 T 对数据对象 A 加上 S 锁，则事务 T 可以读 A 但不能修改 A，其他事务只能再对 A 加 S 锁，而不能加 x 锁，直到 T 释放 A 上的 s 锁。这就保证了其 他事务可以读 A，但在 T 释放 A 上的 S 锁之前不能对 A 做任何簸改。、 5．如何用封锁机制保证数据的一致性? 名 DBMS 在对数据进行读、写操作之前首先对该数据执行封锁操作，例如下图中事务 T1 在对 A 进行修改之前先对 A 执行 Xock(A)，即对 A 加 x 锁。这样，当 T2 请求对 A 加 x 锁 时就被拒绝，T2 只能等待 T1 放 A 上的锁后才能获得对 A 的 x 锁，这时它读到的 A 是 T1 更
分布式数据库中的事务管理与并发控制研究
分布式数据库中的事务管理与并发控制研究在当今信息技术高速发展的背景下，分布式数据库的应用日益广泛。
然而，分布式数据库面临着许多挑战，其中之一就是如何进行有效的事务管理和并发控制。
本文将重点研究分布式数据库中的事务管理和并发控制问题，并探讨当前的研究状况和未来发展趋势。
1. 事务管理事务是数据库操作的最小单位，它是一组数据库操作的集合，要么全部执行成功，要么全部回滚。
在分布式数据库中，由于数据分布在多个节点上，事务管理更加复杂。
主要的事务管理技术包括两阶段提交（Two-Phase Commit，2PC）、三阶段提交（Three-Phase Commit，3PC）和乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control，OCC）。
2. 两阶段提交（2PC）2PC是一种常见的分布式事务管理协议，它通过协调器和参与者的交互来确保分布式事务的一致性。
首先，协调器向所有参与者发送准备请求，并等待它们的回复。
如果所有参与者都准备好了，协调器发送提交请求，否则发送中止请求。
然后，所有参与者执行相应的操作，完成后向协调器发送决策报告。
最后，协调器根据收到的决策报告判断是否提交事务。
2PC的主要问题是在协调器失效的情况下可能导致事务长时间阻塞。
3. 三阶段提交（3PC）为了解决2PC中的长时间阻塞问题，3PC在协议中引入了一次prepare阶段。
与2PC不同的是，3PC在prepare阶段引入了超时机制。
如果某个参与者超时，它将无法接收到协调器的提交请求，并进行回滚。
这样可以避免长时间阻塞，但是在网络不稳定的情况下仍然可能导致事务无法提交，丧失了完全一致性。
4. 乐观并发控制（OCC）OCC是一种轻量级的并发控制方法，它不需要显式的锁机制，而是基于版本控制实现。
每个事务在读取数据时都会获取一个版本号，并在提交时检查数据是否被其他事务修改，如果是，则回滚。
OCC的优势在于降低了锁开销和死锁风险，但在高并发和冲突频繁的场景中可能导致回滚的次数过多，影响性能。
XML数据库技术研究进展
第２ ０卷第 ３期 ２０ ０ ６年 ９月
南华 大学学报 （ 自然科学版 ） Ｊｕ ｌ ｆ ａｈ ａＵ ｉ ｒｔ（ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｏ ｍａ ｏ Ｎ ｎ ｕ ｎｖ ｓ ｙ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｅｉ ｅ
Ｖ １２ ． ０ ． ０ Ｎｏ ３ ＳＤ ２ ０ ｅ ．０ ６
文 章 编 号 ：６ ３— ０ ２ ２０ ） ３— ０ ２— ５ １７ ０ ６ （ ０ ６ ０ ０ ４ ０
Ｘ Ｌ数据库技术研究进展 Ｍ
王杰文 李赫 男 ，
（． １ 南华大学 计算 机科学与技术学院 ， 湖南 衡 阳 ４ １０ ；． ２ ０ １ ２ 湖南第一 师范 ， 湖南 长沙 ４ ００ ） １０ ２
数据 表示 形式 ． 以 ， 以说 ， ＭＬ架起 了一 座 各 所 可 Ｘ
１ ｘ Ｌ数据存储方法 Ｍ
Ｘ Ｌ数据库的存储策略主要有四种 ： Ｍ 利用 文件系统的平面文件 、 利用成熟 的关系数据库管
理 系 统 （ ｅ ｔｎｌＤ ｔ ａｅＭａａｅ ｅｔＳｓ ｍ， Ｒ ｌ ｉ ａ ａａ ｓ ａｏ ｂ ｎｇｍ ｎ ｙｔ ｅ
类数据之间的桥梁 ， 是各类数据之间进行交换 、 集
收 稿 日期 ：０ ６— ７— ９ ２ ０ ０ ０
基金项 目： 湖南省 教育厅基 金资助项 目（３ ４ ３ ０Ｃ２ ） 作者简 介 ： 王杰文 （９ ３一） 男 ， １６ ， 湖南祁东人 ， 南华 大学计算机科学 与技 术学院教授． 主要研究方 向 ： 计算机 网络
Ｘ Ｌ数据的结构化查询， Ｍ 具有较高的存储与查 询 效率 ．
４ Ｎ ｔ ｅＸ ） ａｖ ＭＬ数 据库 ｉ
Ｓｓ ｍ，Ｏ Ｂ ） 采 用 全新 的 Ｎ ｔｅＸ ｙｔ Ｏ Ｄ ＭＳ 、 ｅ ａｖ ＭＬ数 据 ｉ 库 管 理 系 统 （ ａｖ ＭＬ Ｄ ｔ ａｅ Ｍａａｅ ｅｔ Ｎ ｔｅ Ｘ ａａ ｓ ｎｇｍ ｎ ｉ ｂ Ｓｓ ｍ， Ｂ Ｓ ． ｙｔ Ｘ Ｍ ） ｅ １ 文 件系统 的平 面文 件 ）
mvcc多版本并发控制的原理
mvcc多版本并发控制的原理多版本并发控制（MVCC）是一种数据库并发控制技术，用于在多用户同时访问数据库时确保事务的一致性和隔离性。
MVCC技术在许多常见的数据库系统中都得到了广泛的应用，比如PostgreSQL、MySQL 和Oracle等。
本文将介绍MVCC技术的原理及其在数据库系统中的应用。
1. MVCC技术的原理MVCC技术的核心原理是基于对数据的多个版本进行管理。
它通过在数据库中维护数据的多个版本来实现并发控制，从而避免了传统的锁定机制所带来的性能问题。
在MVCC中，每个事务可以看到一个数据的特定版本，而不需要等待其他事务的提交或者回滚。
MVCC技术的实现依赖于以下几个关键组件：-版本号：每个数据行都有一个对应的版本号，用于标识该数据的版本。
当一个事务对数据进行修改时，数据库会为其生成一个新的版本号。
-可见性控制：数据库系统使用版本号来判断一个事务是否可以看到某个数据的版本。
当一个事务开始时，数据库会为该事务定义一个可见性范围，只有在该范围内生成的数据版本才可以被该事务看到。
在MVCC技术中，数据的修改不会直接覆盖原始数据，而是生成一个新的版本。
这样做的好处是可以避免对原始数据的修改，从而减少了数据的冲突和锁定。
当一个事务需要对数据行进行修改时，MVCC会为其生成一个新的数据版本，并更新事务的可见性范围，从而保证事务之间的隔离性。
2. MVCC技术在数据库系统中的应用MVCC技术在数据库系统中的应用非常广泛，尤其是在需要高并发访问的场景下。
下面我们将介绍MVCC技术在一些常见数据库系统中的应用。
(1) PostgreSQLPostgreSQL是一个开源的关系型数据库系统，在其内部实现了MVCC技术。
PostgreSQL使用了基于快照的多版本并发控制机制，它通过为每个事务分配唯一的事务ID来实现可见性的控制。
当一个事务对数据进行修改时，PostgreSQL会为其生成一个新的数据版本，并将旧的版本标记为无效，从而保证了事务之间的隔离性。
简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法
简述数据库的并发控制概念以及并发控制的主要方法数据库的并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，确保数据的一致性和完整性。
并发控制的主要目标是在保证数据库事务的正确执行的同时，提高数据库系统的并发性能。
并发控制的概念：并发控制是指对同一资源的访问是受到一定的控制，以确保数据库的一致性和完整性。
在数据库系统中，多个用户可以同时执行事务，而这些事务可能会对数据库中的数据进行读取和修改操作。
并发控制机制必须保证多个事务对数据库的并发执行不会导致数据的不一致性和冲突。
并发控制的主要方法：1.锁定机制：锁定是指在事务执行期间，对被访问的数据进行加锁，以防止其他事务对该数据进行修改。
锁定机制可以分为共享锁（用于读操作）和排他锁（用于写操作）。
当事务需要对一些数据项进行读取或修改时，需要先获取相应的锁。
如果资源已经被其他事务锁定，则当前事务需要等待资源释放后才能继续执行。
2.时间戳机制：时间戳是给每个事务分配的一个唯一的标识，用来标记事务的开始时间或提交时间。
事务执行期间，每个事务所访问的数据都会被标记上时间戳，以记录事务对数据的读取和修改操作。
在并发执行时，系统可以根据时间戳的顺序来判断事务的串行执行顺序，从而避免冲突和不一致性。
3.多版本并发控制（MVCC）：MVCC是在每个数据项上维护多个版本的数据，每个事务执行时，可以根据事务的时间戳或版本号来读取对应的数据版本。
MVCC对读取操作不加锁，只对写操作加锁，从而提高了并发性能。
当一个事务需要修改一些数据时，会生成新的数据版本，并将新版本的指针指向旧版本，这样其他事务可以继续读取旧版本的数据，不会被阻塞。
4.乐观并发控制：乐观并发控制假设在事务提交时不会发生冲突，因此不对数据进行加锁。
当事务提交时，系统会检查该事务对数据修改时是否发生冲突。
如果没有冲突，该事务的修改操作会被接受，否则会被回滚，重新执行。
除了以上主要的并发控制方法，还有一些辅助的并发控制技术，如死锁检测和恢复、并发控制粒度的调整、多级锁技术等。
数据库管理系统中的并发问题与解决方案
数据库管理系统中的并发问题与解决方案在当今信息化时代，数据库管理系统（DBMS）在各个领域中起着重要的作用。
然而，随着数据量的不断增长和用户的不断增多，数据库的并发访问问题逐渐凸显出来。
数据库并发问题可能导致数据不一致、事务冲突和性能下降等不良影响。
因此，采取有效的解决方案来管理并发，提高数据库的处理能力变得至关重要。
一、并发问题的原因在数据库管理系统中，当多个用户同时访问同一个数据资源时，就会发生并发访问。
然而，并发访问可能会导致以下几个问题：1. 数据不一致：当多个用户对同一数据资源进行读写操作时，如果没有合适的并发控制机制，就会导致数据不一致的问题。
有些读操作可能会读取到未提交的事务修改的数据，而有些读操作可能会读取到已提交的事务修改的数据，造成数据的不一致性。
2. 事务冲突：当多个事务同时尝试对某一个数据资源进行修改时，可能会发生事务冲突。
例如，并发事务A和事务B尝试同时修改同一数据行。
若两个事务都顺利完成并提交，可能导致数据的不一致性和完整性问题。
3. 性能下降：过多的并发访问可能导致系统性能的下降。
并发操作会导致资源的竞争和争用，从而增加系统的响应延迟和吞吐量降低。
二、解决方案为了解决数据库管理系统中的并发问题，以下是一些常见且有效的解决方案：1. 事务隔离级别事务隔离级别是数据库提供的一种并发控制机制。
通常有四个隔离级别：读未提交（Read Uncommitted）、不可重复读（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。
在应用程序开发中，可以根据实际需求选取合适的隔离级别。
不同的隔离级别通过锁机制、MVCC （Multi-Version Concurrency Control）或快照隔离技术来实现并发控制。
2. 锁机制锁机制是一种常用的并发控制手段。
基于锁机制的并发控制分为悲观并发控制和乐观并发控制。
悲观并发控制通过在事务执行过程中获取并持有资源的锁，强制限制资源的并发访问，从而保证数据的一致性和完整性。
数据库中的并发控制技术研究
数据库中的并发控制技术研究随着互联网的快速发展和大规模数据的日益涌现，数据库管理系统成为了现代信息系统的核心组成部分。
在这些系统中，多用户同时访问和操作数据库的需求变得越来越迫切，而这就引发了并发控制的问题。
并发控制是数据库管理系统中的一个关键概念，它确保多个并发执行的事务可以正确地访问和修改数据，同时保持数据的一致性和完整性。
在数据库中，事务是指一系列要么全部成功要么全部失败的数据库操作。
并发是指多个事务在同一时间段内同时执行。
当多个事务并发执行时，可能会引发以下问题：1. 丢失修改：当两个事务同时对同一数据项进行修改时，可能会导致其中一个事务的修改被另一个事务覆盖。
2. 脏读：一个事务读取到另一个事务修改但未提交的数据，这种读取被称为脏读，因为最终这个修改可能会回滚，导致读取到的数据变得无效。
3. 不可重复读：一个事务多次读取同一数据项，但在事务执行过程中，另一个事务对数据项进行了修改，导致两次读取到的数据不一致。
为了解决这些问题，数据库管理系统提供了多种并发控制技术，下面将介绍其中的几种。
1. 锁技术锁技术是一种最基本和常见的并发控制技术。
通过在数据项上设置锁，可以保证同一时间只有一个事务能够对该数据项进行修改。
当一个事务想要对某个数据项进行操作时，它必须先获取锁，如果这个数据项已被其他事务锁定，则需要等待。
2. 串行化调度串行化调度是最简单和最保守的并发控制技术，它确保所有事务按照一个确定的顺序执行，这样就避免了并发操作导致的问题。
然而，串行化调度的缺点是存在性能问题，因为每个事务必须等待前一个事务完成后才能执行。
3. 时间戳技术时间戳技术是一种基于时间戳的并发控制技术。
每个事务都被分配一个唯一的时间戳，在事务执行过程中，数据库管理系统会根据时间戳来确定事务的执行顺序。
如果一个事务的时间戳早于另一个事务的时间戳，则该事务先执行，否则等待。
时间戳技术能够提高并发性能，但可能会导致一些事务的回滚和重试。
数据库系统概论：第11章 并发控制
11.1 并发控制概述
❖ 事务是并发控制的基本单位 ❖ 并发控制机制的任务
对并发操作进行正确调度 保证事务的隔离性 保证数据库的一致性
An Introduction to Database System
并发控制概述（续）
并发操作带来数据的不一致性实例 [例11.1]飞机订票系统中的一个活动序列
An Introduction to Database System
并发控制概述（续）
❖ 并发控制的主要技术
封锁(Locking) 时间戳(Timestamp) 乐观控制法 多版本并发控制(MVCC)
An Introduction to Database System
第十一章 并发控制
11.1 并发控制概述 11.2 封锁 11.3 封锁协议 11.4 活锁和死锁 11.5 并发调度的可串行性 11.6 两段锁协议 11.7 封锁的粒度 *11.8 其他并发控制机制 11.9 小结
并发控制（续）
（2）交叉并发方式（Interleaved Concurrency） 在单处理机系统中，事务的并行执行 是这些并行事务的并行操作轮流交叉 运行 单处理机系统中的并行事务并没有真 正地并行运行，但能够减少处理机的 空闲时间，提高系统的效率
An Introduction to Database System
C恢复为100
读“脏”数据
An Introduction to Database System
并发控制概述（续）
❖ 数据不一致性：由于并发操作破坏了事务的隔离性 ❖ 并发控制就是要用正确的方式调度并发操作，使一个用户
事务的执行不受其他事务的干扰，从而避免造成数据的不 一致性 ❖ 对数据库的应用有时允许某些不一致性，例如有些统计工 作涉及数据量很大，读到一些“脏”数据对统计精度没什 么影响，可以降低对一致性的要求以减少系统开销 ❖ 参见爱课程网11.1节动画《并发操作带来的数据不一致性》
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数据库并发控制技术研究进展
数据库并发控制是数据库管理系统（DBMS）中必不可少的关键技术之一，主要用于处理多个并发访问数据库的用户或应用程序的情况。
在多用户环境中，数据并行处理可以提高系统性能和数据可用性。
然而，在并发读写的情况下，数据库可能会出现一系列的问题，如丢失修改、脏读和不可重复读等。
因此，研究并实现有效的并发控制技术成为了数据库领域的热点。
过去几十年中，研究人员在数据库并发控制技术上付出了许多努力，以解决并发访问带来的问题。
这些研究包括锁定管理、时间戳排序、多版本并发控制等技术。
锁定管理是最早也是最常用的并发控制技术之一。
通过给被访问数据对象加锁，可以防止其他操作对该对象进行并发访问。
锁有多种粒度，比如表级锁、行级锁、列级锁等。
行级锁是最常用的一种，可以在不同事务之间提供更高的并发性。
然而，锁定管理技术也存在一些问题，比如死锁、锁竞争等，对数据库性能造成影响。
时间戳排序是一种通过为每个事务分配一个时间戳，并按时间戳的顺序执行事务的技术。
它可以确保事务按照顺序访问数据库，从而避免了一些并发访问问题。
然而，时间戳排序在实际情况中可能存在一些问题。
例如，当事务之间存在依赖关系时，可能会导致死锁的发生。
多版本并发控制技术是一种通过为每个事务维护多个版本的数据，从而解决并发访问问题的技术。
每个事务可以读取和写入自己的数据版本，而不会被其他事务所影响。
这种技术大大提高了系统的并发性和吞吐量。
然而，多版本并发控制技术也存在一些问题，比如版本极限和访问控制的复杂性。
除了以上的技术，还有一些其他的并发控制技术，如快照隔离、乐观并发控制等。
这些技术根据具体的应用场景和需求来选择，以提供最佳的并发控制效果。
近年来，随着云计算、大数据和人工智能等新兴技术的兴起，数据库并发控制也面临着新的挑战和需求。
传统的并发控制技术可能在大规模数据处理和实时性需求方面存在不足。
因此，研究人员提出了一些新的并发控制技术，如无锁并发控制、基于共享日志的并发控制等。
这些新技
术主要基于机器学习、分布式系统等领域的理论或算法，以提高数据库并发控制的性能和可扩展性。
此外，随着区块链技术的发展，数据库并发控制也涉及到了去中心化的问题。
区块链技术通过分布式账本和共识算法，解决了传统数据库中的一致性和不可篡改性问题。
然而，在多用户并发访问的情况下，区块链数据库也需要有效的并发控制技术来保证数据的一致性和可用性。
综上所述，数据库并发控制技术的研究一直是数据库领域的重点和难点问题之一。
从传统的锁定管理到时间戳排序和多版本并发控制，再到如今的无锁并发控制和基于共享日志的并发控制等新兴技术，都在不断地改进和创新。
随着新兴技术的发展和应用，数据库并发控制技术也将面临新的挑战和机遇。
我们期待未来数据库并发控制技术能够更好地支持高性能、可扩展性和实时性的需求，为用户提供更好的体验和服务。