数据库并发控制的原理和技术

时光静好 2020-05-15 ⋅ 19 阅读

数据库并发控制是指在多用户同时访问数据库时,保证数据的一致性、可靠性和并发性的一种技术。它是数据库管理系统(DBMS)中非常重要的一环,为多个并发事务之间的操作顺序提供了必要的控制机制。本文将介绍数据库并发控制的原理和常用的技术。

并发控制的需求

在处理数据库时,多个用户同时访问数据库可能会导致以下问题:

  1. 丢失更新:当两个事务同时读取和修改相同的数据,其中一个事务的修改可能会覆盖另一个事务的修改,从而丢失了一个事务的更新操作结果。

  2. 读脏数据:当一个事务读取到另一个事务尚未提交的数据时,由于数据可能会回滚,读取到的数据可能是不一致的。

  3. 不可重复读:当一个事务多次读取同一数据,由于其他事务并发操作导致数据被修改,事务的每次读取结果可能不一致。

  4. 幻影读:当一个事务按照某个条件查询数据时,其他事务插入或删除了满足该条件的数据,从而导致结果集发生变化。

因此,需要采取并发控制的机制来解决这些问题。

并发控制的实现方法

锁定

锁定是最常用的并发控制技术之一。在锁定机制下,事务在访问数据之前必须先获得一个锁,并且在完成操作后释放锁。锁定可以分为共享锁(S锁)和排它锁(X锁)两种类型。事务可以同时获得多个共享锁,但只能获得一个排它锁。

  1. 共享锁:允许其他事务获得相同数据的共享锁,但不允许其他事务获得排它锁。适用于读操作,多个事务可以同时读取相同的数据。

  2. 排它锁:不允许其他事务获得相同数据的共享锁或排它锁。适用于写操作,只有一个事务可以修改数据。

时间戳

时间戳是另一种常见的并发控制技术,每个事务在开始执行时设置一个时间戳,用于记录事务的开始时间。事务在访问和修改数据时,将时间戳与数据的时间戳进行比较,以确定是否允许访问或修改数据。常见的时间戳类型有读时间戳(RTS)和写时间戳(WTS)。

  1. 读时间戳(RTS):当一个事务开始执行时,它会将当前系统时间作为一个时间戳,并在读取数据时比较该时间戳与数据的WTS。如果数据的WTS大于该时间戳,表示数据已被修改,事务需要回滚。

  2. 写时间戳(WTS):当一个事务修改数据时,它会将当前系统时间作为一个时间戳,并将该时间戳作为数据的WTS。其他事务在读取该数据时,会比较自己的RTS与数据的WTS。如果自己的RTS小于数据的WTS,表示数据被其他事务修改,事务需要重新读取。

快照隔离

快照隔离是一种在并发事务中保证数据一致性和隔离性的技术。它基于多版本并发控制(MVCC)实现,每个事务在开始时创建一个快照,用于读取数据。而对于修改操作,事务将生成一个新的数据版本,原始数据版本保持不变。其他事务在读取数据时,只会读取该事务开始时存在的数据版本,不会受到其他事务的修改影响。

总结

数据库并发控制是确保多个并发事务正确执行的重要技术。常用的并发控制技术包括锁定、时间戳和快照隔离。锁定通过对数据的操作进行加锁,来保证事务的一致性。时间戳通过记录事务的开始时间戳和数据的时间戳,来确定事务是否可以访问或修改数据。快照隔离通过创建事务的快照来实现数据的隔离。不同的并发控制技术适用于不同的场景,选择合适的并发控制技术可以提高数据库的并发性和性能。

以上是关于数据库并发控制的原理和技术的简要介绍。希望本文能对读者理解并发控制的重要性和实现方法提供一定的帮助。数据库并发控制是数据库管理系统中的核心概念之一,对于保证数据一致性和可靠性具有重要作用。


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