chapter09_并发控制_3_基于封锁的并发控制技术

• 基本思想

  事务T1要修改记录A之前先对A加锁，其他事务不能获得A的锁，从而也不能读取和修改A，直到T1修改完成再释放锁

• 基本的锁类型

  (1) 共享锁(S锁)

  一个事务T对A加上S锁以后，T只能读取数据A，不能写数据A

  (2) 排他锁(X锁)

  一个事务T对A加上X锁以后，T既可以读取数据A，也可以写数据A

  (3) 加锁方式

  当数据A上没有任何锁时，一个事务可以对其加S锁或X锁；

  当数据A上有S锁时，其他事务只能对A加S锁；

  当数据A上有X锁时，其他事务不能对A加任何锁，只能等X锁被释放

• 封锁协议：

  对何时请求锁、何时释放锁做出的规定

  (1) 一级封锁协议

  事务T在修改数据A前必须加X锁，事务结束时释放。

  可以解决 __丢失更新__的问题(见"一、并发事务运行时存在的可能问题")

  (2) 二级封锁协议

  在一级封锁协议的基础上，添加：事务T在读数据A前必须加S锁，读完以后释放

  可以解决 丢失更新 + 读脏数据 的问题(见"一、并发事务运行时存在的可能问题")

  (3) 三级封锁协议

  和二级封锁协议的区别：S锁不是读完以后立刻释放，而是事务结束以后再释放

  可以解决 丢失更新 + 读脏数据 + 不可重复读 的问题(见"一、并发事务运行时存在的可能问题")

• 活锁

  (1) 情况

  事务1对A加上S锁，事务2想对A加X锁但是加不上需要等待；此时事务3、事务4……都想对A加上S锁，它们都满足条件。于是，事务2必须等到事务3,4……全部都释放锁以后，才能加X锁，它称为“饿死事务”

  (2) 解决办法

  将事务加锁请求排队，先来先服务

• 死锁

  (1) 情况

  事务1对数据A持有S锁，事务2对数据B持有S锁；现在事务1想对数据B加X锁，事务2想对数据A加X锁。它们只能一直等待下去。

  (2) 处理死锁的方法

  1° 死锁预防：难以实现，效率较低

  2° 死锁检测与解除：一般采用这种方法

  (3) 死锁检测

  所有的事务构成一张有向图，事务构成图的顶点。如果事务Ti申请的锁被Tj占有，则加入一条从Ti指向Tj的边……

  如果图中出现回路，代表死锁发生；如果图中没有回路，代表无死锁

  (4) 死锁恢复

  1° 超时法

  申请锁的事务的等待时间如果超过阈值，则该事务回滚重启。

  评价：简单、不稳定

  2° 事务等待图法

  通过画图的方式检测到是否出现死锁，如果死锁发生，则__回滚一个或多个相关事务__。

  回滚原则：使回滚的代价最小

• 锁表

  (1) DBMS中的__锁管理器__负责锁的请求、授予和解除。锁管理器会维持一个__链表__用于记录事务与锁的信息，称为锁表

  (2) 链表中的每个结点的信息包括

  1° 事务名

  2° 请求锁的类型

  3° 授予成功/等待？的标志位

  (3) 封锁请求处理

  假设事务T请求对数据A加锁：如果A对应的链表为空，则创建新结点并授予锁；如果加的锁类型与已有锁不冲突，则授予锁并加入新结点；如果加的锁类型与已有锁冲突，则加入新结点，标记为等待

  (3) 解锁处理

  顺着链表，删除当前结点，更新其他结点状态

• 多粒度封锁

  (1) 封锁的单元

  属性列、元组、表、数据库、数据页、索引页、数据库存储空间等……

  (2) 封锁粒度与并行度之间的关系

  封锁粒度越小，并行度越大，但需要的锁越多，系统开销越大

  (3) 多粒度树

  树中的每层结点表示不同的粒度，从树根结点到叶结点，粒度不断减小

  (4) 显式锁与隐式锁

  1° 多粒度树中一旦某个中间结点加锁，则它所包含的子节点也被加上同类型的锁。

  2° 显式锁：被加锁结点对应的锁

   隐式锁：结点下面的子节点的锁
  

  3° 显式锁和隐式锁的作用相同，系统检测封锁冲突时，需要从根部到当前结点进行扫描，只有路径上的锁都满足条件不冲突时，才加锁成功

  (5) 意向锁

  1° 目标：解决隐式锁的问题，防止出现从根本开始检测冲突这种影响效率的操作

  2° 对任一结点加锁的时候，顺便将它所有上层的结点加意向锁。检测加锁和加意向锁的过程中是否出现冲突

  3° 意向锁的类型

  a. 意向共享锁IS：它的下层结点中存在要加S锁的结点

  b. 意向排他锁IX：它的下层结点中存在要加X锁的结点

  c. 共享意向排他锁SIX：对当前结点加S锁，它的下层结点中存在要加X锁的结点

  (6) 各种锁的冲突情况

  Y:不冲突 N:冲突

           S      X      IS     IX     SIX        
    S      Y      N      Y      N       N
    X      N      N      N      N       N
    IS     Y      N      Y      Y       Y
    IX     N      N      Y      Y       N
    SIX    N      N      Y      N       N
  

  IS与IX不冲突的解释：当前一层的结点确实不冲突，由于加锁时判断的是一个链条上加锁都成功才会成功，所以当前层确实不冲突，判断是否冲突的任务交给了其他层，所以当前还是Y