数据库系统原理之锁与故障

近期把大学数据库原理的书重新翻看一遍，哈尔滨工业大学出版社的《数据库系统原理》

数据库-锁

三级封锁协议

1级封锁协议

• 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。事务结束包括正常结束和非正常结束。
• 1级封锁协议可以防止丢失修改，并保证事务T是可以恢复的。

2级封锁协议

• 1级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。
• 2级封锁协议除防止丢失修改外，还可进一步防止读脏数据。

3级封锁协议

• 1级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。
• 3级封锁协议可防止丢失修改、防止读脏数据、可重复读。

两段封锁协议

• 对任何数据进行读写操作之前，事务首先要获得对该数据的封锁。
• 在释放一个封锁之后，事务不再获得任何其他封锁。

活锁

• 某事务由于其他事务一直占用上锁，导致该事务一直处于等待状态，此种现象为活锁
• 避免活锁的简单方法是采用先来先服务的策略。即为事务建立队列顺序执行

死锁

• 事务T1封锁数据A，事务T2封锁数据B，之后T1又申请封锁数据B，T1只能等待，而T2又申请封锁A，T2只能等待，形成死锁。

死锁的预防

一次封锁法

要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行。

但或扩大封锁范围，降低系统的并发度。而且不需要封锁的对象，也可能变成封锁对象。

顺序封锁法

预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序执行封锁。

维护困难

死锁的诊断与解除

建立等待图，通过有向图判定事务是否发生了死锁。具体思路：用节点表示正在运行的事务，用有向边来表示事务之间的等待关系。如果发现环，则说明发生了死锁。

解决死锁的一般策略为：自动使“年轻”的事务（即完成工作量少的事务）先退回，然后让“年老”的事务（即完成工作量多的事务）先执行，等“年老”的事务完成并释放封锁后，“年轻”的事务再重新执行。

数据库恢复

故障种类

事务故障

强行回滚事务

系统故障

系统重启后，强行撤销所有未完成的事务，清除尚未完成的事务对数据库的修改；重做所有已提交的事务，将缓冲区中已完成事务提交的结果写入数据库

介质故障

计算机病毒

恢复的实现技术

数据转储

登记日志文件

事务开始、结束、数据库更新都必须在日志文件中登入一条记录

当发生故障时

若是介质故障，则首先重装副本。

若是系统故障和事务故障，则利用日志文件进行事务故障恢复和系统故障恢复，一直恢复到故障发生点。

登记日志原则

• 登记的次序严格按并行事务执行的时间次序
• 必须先写日志文件，后写数据库