【愚公系列】软考高级-架构设计师 060-并发控制和封锁协议

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🚀前言

并发控制是数据库管理系统（DBMS）中的一个重要概念，用于管理多个事务并发执行时可能出现的数据访问冲突。封锁协议是实现并发控制的一种机制，它规定了事务在访问数据时需要遵循的锁定规则和释放规则。

1、并发控制：

• 定义：并发控制是指数据库管理系统确保在多个事务同时运行时，能够有效地管理事务之间的并发执行，以避免数据不一致和丢失的问题。
• 目的：确保事务并发执行时数据库的一致性和完整性，同时尽可能提高数据库系统的性能和吞吐量。
• 常见问题：并发执行可能引发的问题包括丢失更新、脏读、不可重复读和幻读等。

2、封锁协议：

• 定义：封锁协议是一组规则和算法，用于确定事务如何获取和释放锁以实现并发控制。
• 目的：确保在多个事务并发执行时，对数据库中的数据进行正确的访问和操作，以避免数据不一致和丢失。
• 常见类型：
  • 共享锁（S锁）：允许多个事务同时读取数据，但阻止其他事务对数据进行写入操作。
  • 排他锁（X锁）：在事务对数据进行更新或删除操作时使用，阻止其他事务对同一数据进行读取或写入操作。
• 常见协议：
  • 两阶段锁协议（2PL）：事务分为获取锁阶段和释放锁阶段，在获取锁阶段，事务可以动态获取锁，但在释放锁阶段，事务只能释放已获取的锁。
  • 多粒度封锁协议（MLock）：允许事务在不同的粒度上获取锁，如行级锁、页级锁或表级锁，以提高并发性能和减少锁竞争。
• 实现方式：封锁协议可以在数据库管理系统的内核中实现，也可以由应用程序开发人员通过编程来实现。

并发控制是确保事务并发执行时数据库的一致性和完整性的机制，而封锁协议是实现并发控制的一种具体机制，规定了事务如何获取和释放锁以保证数据访问的正确性。

🚀一、并发控制和封锁协议

🔎1.并发控制

🦋1.1 事务

事务：由一系列DML操作组成，这些操作，要么全做，要么全不做，它从第一个DML操作开

始，rollback、commit或者DDL结束，拥有以下四种特性，详解如下：

🦋1.2 问题

事务是并发控制的前提条件，并发控制就是控制不同的事务并发执行，提高系统效率，但是并发控制中存在下面三个问题：

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🔎2.封锁协议

X锁是排它锁(写锁)。若事务T对数据对象A加上x锁，则只允许T读取和修改A，其他事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。

S锁是共享锁(读锁)。若事务T对数据对象A加上S锁，则只允许T读取A，但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁(也即能读不能修改)，直到T释放A上的S锁。

共分为三级封锁协议，如下：

• 一级封锁协议：事务在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。可解决丢失更新问题。
  

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• 二级封锁协议：一级封锁协议的基础上加上事务T在读数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。可解决丢失更新、读脏数据问题。
  

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• 三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，直到事务结束才释放。可解决丢失更新、读脏数据、数据重复读问题。
  

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