2018-1-9 by Atlas
- 數據庫訪問
read（X）：把數據X，從磁盤的數據庫中讀到內存的緩衝區中。
write（X）：把數據X，從內存的緩存區寫回磁盤的數據庫。
- ACID性質
1、原子性（Atomicity）
一個事務對數據的所有操作，是一個不可分割的工作單元。這些操作要麼全部執行，要麼什麼也不做（就對DB的效果而言）。
保證原子性是數據庫系統本身的職責，由DBMS的事務管理子系統實現。
2、一致性（Consistency）
一個事務獨立執行的結果，應保持數據庫的一致性，即數據不會因事務的執行而遭受破壞。
確保單個事務的一致性是編寫事務的應用程序員的職責，在系統運行時，由DBMS的完整性子系統執行測試任務。
3、隔離性（Isolation）
在多個事務併發執行時，系統應保證與這些事務先後單獨執行時的結果一樣，此時稱事務達到了隔離性的要求。也就是在多個事務併發執行時，保證執行結果是正確的，如同單用戶環境一樣。
隔離性是由DBMS的併發控制子系統實現的。
4、持久性（Durability）
一個事務一旦完成全部操作後，它對數據庫的所有更新應永久地反映在數據庫中，不會丟失。即使以後系統發生故障，也是如此。
持久性由DBMS的恢復管理子系統實現的。
- 檢查點技術
REDO（重做）和UNDO（撤銷）處理，實際上是採用檢查點（Checkpoint）方法實現的。
兩次檢查點和其中間故障點把事務分爲五類：
T1：事務到達第一次檢查點前已經完成。
T2：事務在第一次檢查點前開始直到故障點前已經完成。
T3：事務在第一次檢查點前開始直到故障點沒有完成。
T4：事務在第一次檢查點後開始直到故障點前已經完成。
T5：事務在第一次檢查點後開始直到故障點沒有完成。
故障處理：
- 事務T1不必恢復。因爲它們的更新已經在第一次檢查點時寫到數據庫中了。
- 事務T2和事務T4必須重做（REDO）。因爲它們結束在下一個檢查點之前。它們對DB的修改仍在內存緩衝區，還未寫到磁盤。
- 事務T3和事務T5必須撤銷（UNDO）。因爲它們還未做完，必須撤銷事務已對DB作的修改。
- 數據庫併發操作問題
- 丟失更新問題：
數據庫中A的初值是100，事務T1對A的值減30，事務T2對A的值增加1倍。如果執行次序是先T1後T2，那麼結果A的值是140。如果先執行T2後T1，那麼A的值是170。這兩種情況都應該是正確的。但事務T1讀A的值執行中事務T2也讀A的值執行，先執行完的事務更新的值被後執行完的事務更新的值覆蓋，結果丟失了先執行完的事務對數據庫的更新操作。因而這個併發操作是不正確的。- 讀髒數據問題：
（1）數據庫中A的初值是100，事務T1把A的值修改爲70，但尚未提交（即未做COMMIT操作），事務T2緊跟着讀未提交的A值（70）。隨後，事務T1做ROLLBACK操作，把A的值恢復爲100。而事務T2仍在使用被撤銷了的A值（70）。在數據庫技術中，把未提交的隨後被撤銷的數據稱爲“髒數據”。
（2）數據庫中A的初值是100，事務T1把A的值修改爲70，但尚未提交（即未做COMMIT操作），事務T2緊跟着讀未提交的A值（70）。事務T2對A的值增加1倍，執行完的事務T2對數據庫作更新操作。隨後，事務T1做ROLLBACK操作，把A的值恢復爲100。結果丟失了事務T2對數據庫的更新操作。破壞了數據庫的完整性。- 不可重複讀問題：
數據庫中A的初值是100，事務T1需要兩次讀取同一數據項A，但是在兩次讀操作的間隔中，另一個事務T2改變了A的值。因此，T1在兩次讀同一數據項A時卻讀出了不同的值。
- 封鎖技術
鎖（Lock）是一個與數據項相關的變量，對可能應用於該數據項上的操作而言，鎖描述了該數據項的狀態。
通常在數據庫中每個數據項都有一個鎖。鎖的作用是使併發事務對數據庫中數據項的訪問能夠同步。封鎖技術中主要有兩種封鎖：排他型封鎖和共享型封鎖。
- 排他型封鎖（X鎖）：
Exclusive Lock 簡稱X鎖，又稱寫鎖。
定義：如果事務T對某個數據R（可以是數據項、記錄、數據集乃至整個數據庫）實現了X鎖，那麼在T對數據R解除封鎖之前，不允許其他事務T再對該數據加任何類型的鎖。這種鎖稱爲“X鎖”。
使用X鎖的操作有兩個：
（1）申請X鎖操作“XFIND R”：表示事務對數據R申請加X鎖，若成功，則可以讀或寫數據R；如果不成功，那麼這個事務將進入等待隊列，一直到獲准X鎖，事務才能繼續做下去。
（2）解除X鎖操作“XRELEASE R”：表示事務要解除對數據R的X鎖。
在一個事務對數據加上X鎖後，並且對數據進行了修改，如果過早地解鎖，有可能使其他事務讀了未提交數據（且隨後被回退），引起丟失其他事務的更新。爲了解決這個問題，X鎖的解除操作應該合併到事務的結束（COMMIT或ROLLBACK）操作中。也就是系統中沒有解除X鎖操作的語句，在COMMIT語句和ROLLBACK語句中包含了解除X鎖的操作。- 共享型封鎖（S鎖）：
Shared Lock 簡稱S鎖，又稱讀鎖。
定義：如果事務T對某數據加上S鎖後，仍允許其他事務再對該數據加S鎖，但在對數據的所有S鎖都解除之前決不允許任何事務對該數據加X鎖。
使用S鎖的操作有三個：
（1）申請S鎖操作“SFIND R”：表示事務對數據R申請加S鎖，若成功，則可以讀數據R，但不可以寫數據R；如果不成功，那麼這個事務將進入等待隊列，一直到獲准S鎖，事務才能繼續做下去。
（2）升級和寫操作“UPDX R”：表示事務要把對數據R的S鎖升級爲X鎖，若成功則更新數據R，否則這個事務進入等待隊列。
（3）解除S鎖操作“SRELEASE R”：表示事務要解除對數據R的S鎖。
可以看出，獲准S鎖的事務只能讀數據，不能更新數據，若有更新，則先要把S鎖升級爲X鎖。另外，由於S鎖只允許讀數據，因此解除S鎖的操作不必要合併到事務的結束操作中去，可以隨時根據需要解除S鎖。- 封鎖粒度：
定義：封鎖對象的大小稱爲封鎖粒度。
封鎖的對象可以是邏輯單元，也可以是物理單元。在數據庫中，封鎖對象可以是屬性值、屬性值集合、元組、關係、索引項、整個索引、整個數據庫等邏輯單元；也可以是頁（數據頁或索引頁）、塊等物理單元。
封鎖粒度與系統的併發度和併發控制的開銷密切相關。封鎖的粒度越大，併發度也就越小，但同時系統的開銷也就越小；相反，封鎖的粒度越小，併發度越高，但系統的開銷也就越大。
- 併發操作的調度
- 事務的調度、串行調度和併發調度：
事務的執行次序稱爲“調度”。如果多個事務依次執行，則稱爲事務的串行調度。如果利用分時的方法，同時處理多個事務，則稱爲事務的併發調度。- 可串行化概念：
每個事務中，語句的先後順序在各種調度中始終保持一致。在這個前提下，如果一個併發調度的執行結果與某一串行調度的執行結果等價，那麼，這個併發調度稱爲“可串行化的調度”，否則是不可串行化的調度。
- 事務的存取模式
（1）READ ONLY（只讀型）：事務對數據庫的操作只能是讀操作。定義這個模式後，表示隨後的事務均是隻讀型。
（2）READ WRITE（讀寫型）：事務對數據的操作可以是讀操作，也可以是寫操作。定義這個模式後，表示隨後的事務均是讀寫型。在程序開始時默認這種模式。
- 事務的隔離級別
（1）SERIALIZEABLE（可串行化）：允許事務與其他事務併發執行，但系統必須保證併發調用是可串行化，不致發生錯誤。
（2）REPEATABLE READ（可重複讀）：只允許事務讀已提交的數據，並且在兩次讀同一數據時不允許其他事務修改此數據。
（3）READ COMMITTED（讀提交數據）：允許事務讀已提交的數據，但不要求“可重複讀”。
（4）READ UNCOMMITTED（可以讀未提交數據）：允許事務讀已提交或未提交的數據。
- 語句定義：
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED
摘抄自：《數據庫原理》