数据库中的事务并发控制策略

柠檬微凉 2020-01-06 ⋅ 11 阅读

在数据库系统中,事务并发控制是确保多个并发事务同时运行时保持数据的一致性和隔离性的重要机制。数据库管理系统采用各种并发控制策略,使多个事务能够有效地并行执行,同时保证数据的完整性和一致性。本文将介绍一些常见的数据库事务并发控制策略。

1. 锁定机制

锁定机制是最基本且常见的事务并发控制策略之一。它使用锁来控制对数据库对象的并发访问。当事务需要访问某个数据库对象时,它会先向系统请求获取一个锁,以阻塞其他事务对该对象的访问。常用的锁类型包括共享锁(S锁)和排他锁(X锁)。S锁允许事务并发读取数据,但不允许其他事务对同一数据对象进行修改;X锁既不允许并发读取也不允许并发修改。

锁机制的优点是简单且易于理解,但由于需要频繁地进行锁定和解锁操作,可能导致性能上的瓶颈。此外,锁机制还存在死锁的风险,即多个事务互相等待对方所持有的锁而无法继续执行。为了解决这些问题,研究人员提出了更高级的并发控制策略。

2. 时间戳机制

时间戳机制是一种基于时间标记的事务并发控制策略。每个事务在开始时被分配一个唯一的时间戳,用于标记其访问数据的时间。当多个事务并发执行时,系统会根据事务的时间戳来决定它们的执行顺序。具有较早时间戳的事务将先获得对数据的访问权限。时间戳机制可以确保事务的顺序性和隔离性,从而避免了死锁问题。

然而,时间戳机制并不能完全解决并发控制的问题。当多个事务同时读取同一数据对象时,可能会出现异常读取现象,即某个事务读取了其他事务已修改但未提交的数据。为了解决这个问题,系统可以使用多版本并发控制(MVCC)策略。

3. 多版本并发控制 (MVCC)

多版本并发控制是一种基于多版本数据的并发控制策略。当事务执行修改操作时,系统会为每个被修改的数据对象创建一个新版本,并将该版本与事务的时间戳关联。其他事务在读取该数据对象时可以选择读取旧版本或最新版本的数据,从而避免了异常读取的问题。MVCC可以提高并发性能,并减少锁的使用,但会增加存储空间的开销。

4. 乐观并发控制 (OCC)

乐观并发控制是一种基于冲突检测的并发控制策略。与传统的锁机制不同,乐观并发控制假设事务之间很少发生冲突,因此不主动进行加锁操作。当事务提交时,系统会检测该事务是否与其他事务发生了冲突。如果存在冲突,系统会回滚该事务,否则事务的修改操作将被成功提交。乐观并发控制可以提高并发性能,但会增加冲突检测的开销。

5. 快照隔离 (SI)

快照隔离是一种基于事务快照的并发控制策略。当事务开始执行时,系统会为其创建一个读取事务初始快照,并在整个事务执行期间保持该快照的一致性。事务只能读取自己创建快照时存在的数据,而不会读取其他事务修改但未提交的数据。快照隔离可以提供较高的并发性能和隔离级别,但会增加读取操作的开销。

结论

数据库中的事务并发控制策略包括锁定机制、时间戳机制、多版本并发控制、乐观并发控制和快照隔离等。每种策略都有自己的优势和劣势,适用于不同的场景和需求。数据库管理员需要根据具体的应用需求选择合适的并发控制策略,以保证数据库的安全性、一致性和性能。


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