• 单处理机系统的串行执行：事务一个一个按顺序执行，许多系统资源处于空闲状态。

• 单处理机系统的交叉并发执行：并没有真正并行运行，只是减少了处理机的空闲时间。

  
  
  交叉并发执行

11.1 并发控制概述

• 并发控制机制的目的是保证事务的隔离性和一致性（事物的ACID特性分别为原子性、一致性、隔离性、持久性）

并发操作破坏事务隔离性带来的数据不一致性如下：

a.丢失修改

• T1T2同时读入一个数据并修改，T1先提交，T2提交后T1的修改丢失。

  
  
  T1的修改丢失

b.不可重复读

• T1读取数据后，T2更新数据，导致T1无法再次读取之前的结果

• 幻影现象：特殊的不可重复读，复读时发现数据消失或增加

  
  
  不可重复读

c.读“脏”数据

• T1修改某一数据，T2读取后，T1的修改被取消，此时T2读到的数据与数据库中的数据不一致

  
  
  读取脏数据

11.2 封锁

• 两种类型：排他锁（写锁，X锁）、共享锁（读锁，S锁）
• 写锁：T对数据对象A加上X锁后，只允许T读取和修改A，直到释放锁。

• 读锁：T对数据对象A加上S锁后，T可以读A但不能改，其他事务还可以对其加S锁，但不能加X锁，直到T释放为止

  
  
  相容矩阵

11.3封锁协议

• 即加锁规则：何时申请锁、何时释放锁

a.一级封锁协议

• 事务T在修改数据之前必须先对其加X锁，事务结束才释放。
• 防止丢失修改

• 如果仅读而不改，不需要加锁，所以不能保证可重复读和不读脏数据

  
  
  没有丢失修改

b.二级封锁协议

• 在一级协议基础上增加读数据前必须对其加S锁，读完后可释放
• 防止丢失修改和读脏数据

• 由于读完就可释放，不可保证可重复读

  
  
  不会读到脏数据

c.三级封锁协议

• 在一级协议基础上增加读数据前必须对其加S锁，事务结束后可释放

• 防止丢失修改、读脏数据和不可重复读

  
  
  可重复读

d.封锁协议级别越高，一致性程度越高

不同级别封锁协议的一致性保证

11.4活锁和死锁

a.活锁

• T1封锁数据R，T2也申请，T3也申请，但系统先批准了T3的请求，以此类推，T2可能永远处于等待

• 先来先服务的策略避免活锁

  
  
  活锁

b.死锁

• T1锁了R1,T2锁了R2，然后T1请求封锁R2,T2请求封锁R1。T1T2永远不能结束，陷入死锁
  -预防死锁：一次封锁法，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
• 预防死锁：顺序封锁法，对数据对象预先规定一个封锁顺序，所有事务都按照这个顺序实施封锁
• 死锁的诊断与解除：超时法和等待图法（有回路则有死锁）。

11.5并发调度的可串行性

• 对并发事务的不同调度可能会产生不同的结果，串行调度一定是正确的，故当且仅当执行结果等价于串行调度的调度是正确的，称作可串行化调度。

a.可串行化调度

• 可串行性是并发事务正确调度的准则
• 这里的“正确”指可串行，而不是不出现锁

b.冲突可串行化调度

• 冲突操作是指不同的事务对同一个数据的读写操作和写写操作
• 不同事务的冲突操作和同一事务的两个操作是不能交换的（两两内部）
• 一个调度Sc在保证冲突操作的次序不变的情况下，通过交换两个事务不冲突操作的次序得到另一个调度Sc‘，如果Sc'是串行的，则称调度Sc为冲突可串行化调度。
• 冲突可串行化调度一定是可串行化的
• 不满足冲突可串行化的调度也可能是可串行化的

11.6两段锁协议

• 利用两段锁协议实现可串行化调度
• 指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁：读写操作之前必须申请获得封锁，释放第一个封锁之后不得再申请任何封锁。（分两段，一段加锁：扩展阶段、一段放锁：收缩阶段）
• 遵守两段锁协议是可串行化调度的充分非必要条件
  -与一次封锁法不同：可能发生死锁

11.7封锁的粒度

• 封锁对象的大小称为封锁粒度
• 封锁对象可以是逻辑单元，也可以是物理单元。在关系数据库中，可以是逻辑单元（属性值、属性值的集合、元组、关系、索引项、整个索引直至整个数据库），也可以是物理单元（页、物理记录等）
• 封锁粒度越大，数据库能封锁的数据单元就越少，并发度就越小，系统开销也小。粒度越大反之
  -多粒度封锁：支持多种封锁粒度供不同的事务选择