分布式数据库中的并发控制
数据库系统概论习题集第八章数据库并发控制
数据库系统概论习题集第⼋章数据库并发控制第⼋章数据库并发控制 ⼀、选择题 1．为了防⽌⼀个⽤户的⼯作不适当地影响另⼀个⽤户，应该采取（）。
A. 完整性控制B. 访问控制C. 安全性控制D. 并发控制 2. 解决并发操作带来的数据不⼀致问题普遍采⽤（）技术。
A. 封锁B. 存取控制C. 恢复D. 协商 3．下列不属于并发操作带来的问题是（）。
A. 丢失修改B. 不可重复读C. 死锁D. 脏读 4． DBMS普遍采⽤（）⽅法来保证调度的正确性。
A. 索引B. 授权C. 封锁D. ⽇志 5．事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放，这是（）。
A. ⼀级封锁协议B. ⼆级封锁协议C. 三级封锁协议D. 零级封锁协议 6．如果事务T获得了数据项Q上的排他锁，则T对Q（）。
A. 只能读不能写B. 只能写不能读C. 既可读⼜可写D. 不能读也不能写 7．设事务T1和T2，对数据库中地数据A进⾏操作，可能有如下⼏种情况，请问哪⼀种不会发⽣冲突操作（）。
A. T1正在写A，T2要读A B. T1正在写A，T2也要写A C. T1正在读A，T2要写A D. T1正在读A，T2也要读A 8．如果有两个事务，同时对数据库中同⼀数据进⾏操作，不会引起冲突的操作是（）。
A. ⼀个是DELETE，⼀个是SELECT B. ⼀个是SELECT，⼀个是DELETE C. 两个都是UPDATE D. 两个都是SELECT 9．在数据库系统中，死锁属于（）。
A. 系统故障B. 事务故障C. 介质故障D. 程序故障 选择题答案： (1) D (2) A (3) C (4) C (5) A (6) C (7) D (8) D (9) B ⼆、简答题 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。
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）是一种用于数据库管理系统（DBMS）的并发控制方法，通过为每个事务创建多个版本的数据来实现事务的隔离和并发。
MVCC的原理主要基于事务的版本管理和数据的读取策略，它可以有效地提高数据库操作的并发性能和数据一致性。
本文将从MVCC的原理和实现方式、MVCC的优缺点以及应用场景等方面进行详细的介绍。
MVCC的原理和实现方式MVCC的原理主要基于事务的版本管理和数据的读取策略。
在MVCC 中，每个事务都会创建一个独立的版本，这个版本包含了事务开始时的数据快照，即使其他事务对数据进行了修改，这个版本也不会被更新。
当其他事务对数据进行了修改时，新版本的数据会被创建，原版本的数据则会保留。
这样可以确保事务在读取数据时可以得到一致性的数据快照，而不会受到其他事务的干扰。
另外，MVCC还使用了一种基于时间戳的读取策略，通过比较事务开始时的时间戳和数据版本的时间戳来确定是否可见。
MVCC的实现方式主要包括两种：基于时间戳的MVCC和基于版本号的MVCC。
基于时间戳的MVCC采用了事务开始时间戳和数据版本时间戳的比较来确定数据的可见性，这种方式可以有效地处理事务的读取冲突。
而基于版本号的MVCC则是通过为每个数据版本分配唯一的版本号，从而对数据的版本进行管理。
这种方式可以确保事务能够获取到一致的数据版本，并且能够减少时间戳比较的开销。
MVCC的优缺点MVCC具有以下几个优点：首先，MVCC可以提高数据库操作的并发性能。
由于MVCC可以为每个事务创建多个数据版本，因此事务之间的读写操作可以并发执行，不会出现读取-写入和写入-写入的互斥锁竞争，从而提高了数据库系统的并发能力。
其次，MVCC可以提高数据的一致性。
在MVCC中，每个事务都可以获取到一致性的数据版本，即使其他事务对数据进行了修改，也不会影响到当前事务的数据读取。
这样可以保证数据访问的一致性，减少了数据读取的干扰。
数据库系统概论CH11(部分)习题解答
第十一章并发控制事务处理技术主要包括数据库恢复技术和并发控制技术。
本章讨论数据库并发控制的基本概念和实现技术。
本章内容有一定的深度和难度。
读者学习本章一定要做到概念清楚。
一、基本知识点数据库是一个共享资源，当多个用户并发存取数据库时就会产生多个事务同时存取同一个数据的情况。
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DBMS必须提供并发控制机制。
并发控制机制的正确性和高效性是衡量一个DBMS性能的重要标志之一。
①需要了解的: 数据库并发控制技术的必要性，活锁死锁的概念。
②需要牢固掌握的: 并发操作可能产生数据不一致性的情况(丢失修改、不可重复读、读“脏数据”)及其确切含义；封锁的类型；不同封锁类型的(例如X锁，S锁)的性质和定义，相关的相容控制矩阵；封锁协议的概念；封锁粒度的概念；多粒度封锁方法；多粒度封锁协议的相容控制矩阵。
③需要举一反三的:封锁协议与数据一致性的关系；并发调度的可串行性概念；两段锁协议与可串行性的关系；两段锁协议与死锁的关系。
④难点:两段锁协议与串行性的关系；与死锁的关系；具有意向锁的多粒度封锁方法的封锁过程。
二、习题解答和解析1. 在数据库中为什么要并发控制? 并发控制技术能保证事务的哪些特性？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，破坏事务的一致性和数据库的一致性。
所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。
并发控制技术能保证事务的隔离性和一致性。
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T1和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了(覆盖了)T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。
分布式数据库管理系统的设计与实现
分布式数据库管理系统的设计与实现随着大数据时代的到来，数据的规模和复杂性不断增加。
传统的集中式数据库管理系统无法满足对大规模数据的高效处理和存储需求，而分布式数据库管理系统成为了解决方案之一。
本文将介绍分布式数据库管理系统的设计与实现。
1. 引言分布式数据库管理系统是指将数据分布存储在多个节点上，通过网络连接和协作，实现数据的高效管理、处理和存储。
分布式数据库管理系统的设计和实现需要考虑到数据分布的策略、数据一致性的保证、查询优化等多个方面。
2. 数据分布策略的设计在分布式数据库管理系统中，数据的分布对系统的性能和可扩展性有着重要影响。
常见的数据分布策略有水平分区和垂直分区两种方式。
水平分区是指将数据按照某个字段进行划分，每个节点存储一部分数据。
这种方式适用于负载均衡和并行查询的场景。
垂直分区是指将不同的数据表按照不同的节点划分，并将关联的数据表分布在同一节点上。
这种方式适用于减少网络通信和数据冗余的场景。
3. 数据一致性的保证在分布式数据库管理系统中，数据的一致性是一个重要的问题。
由于数据的分布存储和多个节点的协作，可能会出现数据的不一致性问题。
为了解决这个问题，可以采用分布式事务和副本管理等技术。
分布式事务是指跨越多个节点的事务操作，需要保证原子性、一致性、隔离性和持久性。
常见的分布式事务协议有二阶段提交和多阶段提交等。
副本管理是指将数据的多个副本存储在不同的节点上，保证数据的冗余性和容错性。
副本一致性协议如Paxos和Raft等可以保证数据的一致性和可靠性。
4. 查询优化在分布式数据库管理系统中，对查询的优化是提高系统性能的关键。
由于数据的分布存储和节点间的通信开销，查询优化需要考虑数据分布的情况和网络带宽的限制。
查询优化可以从多个角度进行，包括查询重写、查询划分和索引等。
查询重写是指将用户的查询请求转换为等价的逻辑查询，通过优化逻辑查询的执行顺序和选择合适的算法来提高查询效率。
查询划分是指将查询分解为多个子查询，分发到不同的节点上执行，减少数据的传输和计算开销。
分布式数据库总结(申德荣)
第一章分布式数据库系统概述一、分布式数据库的发展1、分布式数据库的发展：①集中式数据库管理系统的局限性：a.通讯瓶颈；b.响应速度。
②推动分布式数据库发展的动力：a.应用需求；b.硬件环境的发展。
二、分布式数据库系统的定义：分布式数据库系统，通俗地说，是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。
分布式数据库系统使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位（通常是集中是数据库系统）连接起来，共同组成一个统一的数据库系统。
三、分布式数据库系统的特点：a.物理分布性：数据不是存放在一个站点上b.逻辑整体性：是与分散式数据库系统的区别c.站点自治性：是与多处理机系统的区别d.数据分布透明性e.集中与自治相结合的控制机制f.存在适当的数据冗余度g.事务管理的分布性四、分布式数据库系统的分类按局部数据库管理系统的数据模型分类：同构性（homogeneous）（分为同构同质型和同构异质型）DDBS和异构性(heterogeneous)DDBS按分布式数据库系统的全局控制系统类型分类：全局控制集中型DDBS，全局控制分散型DDBS，全局控制可变型DDBS。
五、分布式数据库中数据的独立性和分布透明性所谓数据独立性是指用户或用户程序使用分布式数据库如同使用集中式数据库那样，不必关心全局数据的分布情况，包括全局数据的逻辑分片情况、逻辑片段站点位置的分配情况，以及各站点上数据库的数据模型等。
也就是说，全局数据的逻辑分片、片段的物理位置分配，各站点数据库的数据模型等情况对用户和用户程序透明。
所以，在分布式数据库中分布独立性也称为分布透明性。
六、分布式数据库系统的体系结构、组成成分集中式数据库管理系统结构：a. DB（数据库）b. DBMS(集中式数据库管理系统)c. DBA(数据库管理员)分布式数据库管理系统（DDBMS）结构：a. LDB（局部数据库）b. GDB（全局数据库）c. LDBMS (局部数据库管理系统)d. GDBMS (全局数据库管理系统)e. LDBA（局部数据库管理员）f. GDBA (全局数据库管理员)七、分布式数据库系统的特性：1. 数据透明性：a.分布透明性b. 分片透明性c. 复制透明性2. 场地自治性：a. 设计自治性b. 通信自治性c. 执行自治性八、分布式数据库系统的优点:分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展来的，比较分布式数据库系统与集中式数据库系统，可以发现分布是数据库系统具有下列优点：1.更适合分布式的管理与控制。
数据库系统原理教程课后习题及答案(第十章)
第11章并发控制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’夕数据。
( l ）丢失修改（lost update ) 两个事务 Tl 和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了（覆盖了） Tl 提交的结果，导致Tl 的修改被丢失。
( 2 ）不可重复读（ Non 一 Repeatable Read ) 不可重复读是指事务 Tl 读取数据后，事务几执行更新操作，使 Tl 无法再现前一次读取结果。
( 3 ）读“脏”数据（ Dirty Read ) 读“脏’夕数据是指事务 Tl 修改某一数据，并将其写回磁盘，事务几读取同一数据后， Tl 由于某种原因被撤销，这时 Tl 已修改过的数据恢复原值，几读到的数据就与数据库中的数据不一致，则几读到的数据就为“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？基本的封锁类型有几种？试述它们的含义。
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。
基本的封锁类型有两种：排它锁（ Exclusive Locks ，简称 x 锁）和共享锁 ( Share Locks，简称 S 锁）。
排它锁又称为写锁。
并发控制
并发控制
当多个用户并发地访问数据库时就会产生多个事 务同时存取同一数据的情况。
若对并发操作不加以控制就会造成错误地存取数 据，破坏数据库的一致性。
数据库的并发控制机制是衡量数据库管理系统性 能的重要技术标志。
7.5.1 DB并发操作带来的数据不一致问题
（4）死锁的检测与解除
有向等待图中的每个回路意味着死锁的存在； 如果无任何回路，则表示无死锁产生。
并发控制子系统周期性地（比如每隔0.5分钟） 检测事务的有向等待图，如果发现有向等待图 中存在回路，就表示系统中出现了死锁。
（4）死锁的检测与解除
2）有向等待图法 ①检测死锁 ②解除死锁 选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，
①一次加锁法 要求每个事务必须对所有要使用的数据项一次性
地全部加锁，否则就不能继续执行。 缺点：扩大了锁的范围，降低了系统的并发度。
（3）死锁的预防（OS）
②顺序加锁法 预先对数据项规定一个加锁顺序，所有事务都按
这个顺序进行加锁。 缺点：很难按规定的顺序进行加锁。
（4）死锁的检测与解除
1）超时法 如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就
7.5.5 并发调度的可串行性
通常把按某一执行次序安排的事务执行的步骤称 为调度(Schedule)。
多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果 与按某一顺序串行地执行它们时的结果相同。 称这种调度称为可串行化（Serializable）调度。
可串行性（Serializability）是并发事务正确性的 判别准则。按照这个准则的规定，一个给定的 并发调度，当且仅当它可串行化时，才认为是 正确的调度。
（2）二级锁协议
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》