数据库原理与应用(陈庆奎)4-11 (3)

第6章 数据库事务管理
例6.1 有一个商品销售事务T，销售了一定数量(如10)的某 种商品，用X、Y表示该商品的库存量和销售量。其操作如下：
T： READ(X)； X:=X-10； WRITE(X)； READ(Y)； Y:=Y+10； WRITE(Y)；
例6.1是一个事务的例子，其中READ(X)表示从数据库读X， WRITE(X)表示向数据库写X(下文也遵循本约定)。在该事务T 中，对数据库有4 个操作。其中，两个READ表示从数据库中 读取数据，两个WRITE表示将数据写回到磁盘数据库物理文件 中。
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第6章 数据库事务管理
6.1 事务 6.2 并发控制 6.3 数据库恢复系统 习题
第6章 数据库事务管理
6.1 事 务
DBMS是以事务的方式来管理用户对数据库操作的。事务 的主要特点是并发执行，并且在系统发生故障时能够进行恢复。 在本章，我们先介绍事务的概念和性质，然后讨论事务的并发 控制和数据系统恢复技术。 6.1.1 事务概念
2．事务的ACID性质 为保证数据的完整性，DBMS中的事务应具备如下4个性 质(简称ACID)： (1) 原子性(Atomicity)。事务中的所有数据库操作是一个整 体，不可分割。事务执行时，要么执行所有的数据库操作，要 么所有的操作都不执行。事务的原子性保证事务在执行结束时
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(4) 成功执行。事务在局部提交过程中不发生任何故障， 对数据库的操作均已写入数据库物理存储磁盘，事务完全提交 成功，事务就“成功结束”。
(5) 异常中止。进入“失败状态”的事务必须撤销(即回滚) 对数据库的已进行的操作，才不会破坏数据库。在下文，我们 会发现数据库的原子性也说明了这一点：事务中的所有对数据 库的操作必须全部执行成功。如果有某个数据库操作失败，其 他已执行的操作必须进行回滚。事务回滚完所有已执行的数据 库操作，数据库恢复到事务开始前的状态，事务异常中止。
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(3) 隔离性(Isolation)。在有多个事务并发执行时，一个事 务的执行不被其他事务所干扰，并发执行的结果应与这些事务 以不同顺序执行得到的结果相一致，这称做事务达到了隔离性 要求。事务的隔离性是由DBML的并发子系统实现的。在例6.1 中，如果T在执行的同时，还有其他事务也正在执行，T的执行 不受其他事务所影响，那么表明，事务间是隔离的。
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6.1.2 事务的状态与特性 1．事务的状态 事务在执行过程中可分为5个状态：活动、局部提交、成
功执行、失败和异常中止。这5个状态的转化关系如图6.1所示。 下面对各个状态进行说明。
(1) 活动状态。事务在BEGIN TRANSACTION(开始事务) 之后便进行活动状态。活动状态中事务要执行一系列对数据库 的读/写操作及其对数据的处理。注意，此时的“写”数据库存 放系统缓存，并未写入物理磁盘。
事务(Transaction)是DBMS的最小逻辑工作单位，由一系列 数据库操作组成。在RDBMS中，一个事务可以是一个SQL、一 组SQL语句或一个完整的程序。事务可以看做是DBMS执行的内 部程序，相当于操作系统里的“进程”。但事务跟普通的应用 程序是完全不一样的，一个应用程序通常可以包含或不包含， 也可以包含一个或多个事务。在DBMS中，用户可以显示地定 义事务的开始和结束，也可以由DBMS按缺省规定方式进行划 分。
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6.1.3 原子性与持久性的实现 在前面我们分析了事务产生异常的原因。由于事务应具备
原子性，事务对数据库的操作应该是一个整体。事务运行时的 异常中断就会造成数据库处于不一致状态。DBMS必须能够将 这些未完成的事务从数据库中清除出去，也就是说必须确保事 务的原子性：要么执行所有的数据库操作，要么所有的操作都 不执行。DBMS通过撤销(Undo)所有异常中断的事务中的数据 操作来达到事务的原子性。这要求有机制能够实现事务是如何 运行的，对数据库执行了怎样的操作。为了实现这个机制， DBMS将事务对数据库的“写”操作都记录到日志里，当事务 执行过程中产生异常需要撤销操作时，通过查询日志得到“写” 之前的值，并将这个值重新“写”入数据库。如果在已经结束 的事
(2) 局部提交。事务在执行完所有语句之后，并不能表示 事务也成功执行，只是进行局部提交状态。事务执行结束并不 能代表数据已写入磁盘，因此需要将数据按一定顺序写入磁盘， 这就是局部提交。
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(3) 失败状态。事务在执行过程中或局部提交过程中，由 于某种原因导致事务执行发生故障，事务就进入失败状态。失 败状态的事务对数据库的操作不能进行提交，必须进行撤销。
不存在一部分数据库操作被成功执行，而另一部分数据库操作 没有成功执行的情况。Hale Waihona Puke Baidu此，用户不必担心事务是否完全执行 而对数据库完整性造成的破坏。在例6.1中的事务T中，对数据 库操作的4个语句，要么全都执行，要么一个也不做。事务的 原子性是由DBMS的事务管理子系统来实现的。
(2) 一致性(Consistency)。每个单独执行的事务的执行结果 应该使数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。换 句话说，数据库中的数据不会因事务的执行而遭受破坏。事务 的一致性可由编写事务程序的应用程序员完成。在例6.1的例子 中，事务T执行前后都应该满足X=Y+Z。
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对异常中止事务分两种情况进行处理。第一种情况是由事 务实现程序存在逻辑错误引起的异常中止。对这类异常终止的 处理是查检事务实现程序是否存在错误，如果有则进行改正， 再重新执行事务。第二种情况是由硬件、运行环境或系统故障 引起的异常中止。通常，出现这类异常之后，先检查并排除故 障，然后再重新执行事务。
(4) 持久性(Durability)。事务的持久性是指数据库中一旦一 个事务执行成功，它对数据库中数据的改变是永久的，不受后 来对数据库的操作或发生故障所影响。事务的持久性是由 DBMS的恢复子系统实现的。事务的持久性是由DBMS的恢复 子系统实现的。如例6.1，执行成功了，那么它对数据库的影响 是永久的。也就是，销售量增加10，库存量减少10。