在数据库系统中，同时有多个用户或应用程序同时访问数据库的情况是很常见的。然而，当并发访问发生时，可能会产生一些问题，例如数据不一致、丢失更新和死锁等。为了确保数据库的正确性和完整性，需要进行并发控制。
并发控制的目标
并发控制旨在解决以下问题：
- 数据不一致: 当多个用户并发访问数据时，可能出现数据不一致的情况。例如，一个用户在修改某个数据的同时，另一个用户也在修改同一个数据，导致数据的最终结果不一致。
- 丢失更新: 多个用户并发执行更新操作时，可能会导致一些更新操作被覆盖或丢失。
- 死锁: 当多个用户之间存在循环等待资源的情况时，就会发生死锁，导致系统无法继续进行。
并发控制的方法
为了解决上述问题，数据库系统采用了不同的并发控制方法。下面介绍几种常见的方法：
1. 锁定机制
锁定机制是最常见的并发控制方法之一。它基于对数据对象（例如表、行、页）设置锁来实现并发访问的控制。锁可以分为共享锁和排他锁。
- 共享锁（S锁）：多个事务可以同时获得共享锁，用于读操作。一个事务获得了共享锁后，其他事务也可以获得共享锁，但不能获取排他锁。
- 排他锁（X锁）：排他锁用于写操作，一旦一个事务获得了排他锁，其他事务无法获取任何锁。
锁定机制可以通过在事务执行期间的加锁和解锁来实现。然而，过多的加锁可能会导致性能下降和死锁的发生。
2. 时间戳机制
时间戳机制使用了每个事务的开始时间戳（或结束时间戳）来确定它们的先后顺序。当一个事务要读取（或修改）数据时，系统会根据数据项的时间戳和事务的时间戳进行比较，从而决定是否允许该事务执行。
时间戳机制可以通过两种方式实现：基于时间戳顺序的调度（timestamp ordering）和基于时间戳的检测和回滚（timestamp-based checking and rollback）。
3. 多版本并发控制（MVCC）
多版本并发控制是一种比较新的并发控制方法。它基于创建和维护多个数据版本来支持并发访问。
在MVCC中，每个事务都可以看到数据库的一个一致性快照，而不会受到其他正在并发执行的事务的干扰。这是通过在事务开始时将其分配给特定的数据库版本来实现的。事务只能看到在其开始之前已提交的其他事务所做出的修改。
4. 乐观并发控制
乐观并发控制方法假设冲突的并发事务非常罕见，并将冲突检测推迟到事务提交之前。在这种方法中，事务在执行期间不需要进行加锁操作。
乐观并发控制通常通过记录事务修改的版本号来实现。当一个事务要提交时，系统会检查它所访问的数据是否已被其他事务修改。如果存在冲突，系统会回滚该事务并重新执行。
并发控制的实现
并发控制的具体实现方式依赖于数据库管理系统（DBMS）的架构和功能。不同的DBMS可能会采用不同的方法来实现并发控制。
一些常见的实现策略包括锁管理、事务调度、死锁检测和恢复机制等。
-
锁管理: DBMS需要维护一个锁管理器，用于跟踪和维护数据库中的锁信息。锁管理器负责分配锁并处理锁的竞争。
-
事务调度: DBMS需要确定事务的执行顺序，以确保并发执行的正确性。事务调度算法通常基于事务之间的冲突关系。
-
死锁检测: 死锁是并发控制中常见的问题之一。DBMS通过周期性检测系统中的死锁情况，然后选择一个死锁事务进行回滚或杀死以解除死锁。
-
恢复机制: 当系统发生故障或崩溃时，DBMS需要能够将数据库恢复到一致状态。恢复机制包括日志记录和回滚操作等。
结论
数据库的并发控制是确保数据库正确性和完整性的重要手段。通过采用合适的并发控制方法和实现策略，可以有效地解决并发访问引起的各种问题。锁定机制、时间戳机制、多版本并发控制和乐观并发控制是常见的并发控制方法，而锁管理、事务调度、死锁检测和恢复机制等是实现并发控制的具体手段。在设计和实施数据库系统时，需要根据具体情况选择适当的并发控制方法和实现策略。
本文来自极简博客，作者：星辰守望者，转载请注明原文链接：数据库的并发控制方法和实现
