裴婉竹

摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展加速了分布式管理系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為分布式管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，采用并發(fā)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)邏輯功能請求時(shí)，對于保證數(shù)據(jù)庫的一致性和準(zhǔn)確性具有重要的作用。目前，常用的數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制機(jī)制包括基于封鎖的方法、基于時(shí)標(biāo)的方法和基于樂觀并發(fā)控制方法三種，能夠有效地提升數(shù)據(jù)庫操作的并發(fā)性，強(qiáng)化事務(wù)處理的效率，確保數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)的完整性，進(jìn)而可以大大提高分布式管理系統(tǒng)的實(shí)施和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 并發(fā)控制 一致性 事務(wù)處理

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0111-01

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，分布式管理系統(tǒng)已經(jīng)在金融證券、電力通信、政企辦公、建筑施工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，分布式管理系統(tǒng)處理的邏輯業(yè)務(wù)具有數(shù)據(jù)量龐大、系統(tǒng)規(guī)模復(fù)雜、多用戶操作環(huán)境下的特點(diǎn)，需要引入多線程并發(fā)控制技術(shù)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)邏輯業(yè)務(wù)程序同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫的功能，以便能夠?yàn)槿藗兲峁└油晟频臄?shù)據(jù)服務(wù)，提高分布式數(shù)據(jù)庫的并發(fā)程度、吞吐量，并且能夠確保數(shù)據(jù)庫的一致性和準(zhǔn)確性[1]。

2 數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制作用

在分布式管理系統(tǒng)應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)庫存儲了多個(gè)用戶共享的數(shù)據(jù)資源，可以供許多用戶進(jìn)行訪問。如果用戶的邏輯業(yè)務(wù)程序串行執(zhí)行訪問，也就是每一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)用戶程序執(zhí)行數(shù)據(jù)庫存取，其他用戶需要等待，此時(shí)就可以有效地保證數(shù)據(jù)庫的一致性、完整性等。但是，隨著分布式管理系統(tǒng)并發(fā)技術(shù)的使用，為了能夠充分地利用數(shù)據(jù)庫資源，發(fā)揮數(shù)據(jù)庫共享的特性，已經(jīng)產(chǎn)生了多個(gè)用戶并發(fā)存取數(shù)據(jù)庫的需求[2]。多個(gè)用戶存取同一數(shù)據(jù)資源，很容易破壞數(shù)據(jù)庫的一致性，因此，需要對多用戶存取操作進(jìn)行并發(fā)控制。并發(fā)控制機(jī)制是保證數(shù)據(jù)庫一致性的重要手段，也是衡量一個(gè)數(shù)據(jù)庫優(yōu)劣的重要標(biāo)志。

3 數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制機(jī)制應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制常用的機(jī)制包括三種，分別是基于封鎖的方法、基于時(shí)標(biāo)的方法、基于樂觀并發(fā)控制方法[3]。

（1）基于封鎖的方法。

封鎖方法是最為常用的數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制方法，其基本思想描述如下：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)之前，必須申請對需要操作的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行封鎖，封鎖完成之后才能獲準(zhǔn)對該數(shù)據(jù)對象進(jìn)行操作。如果申請封鎖的過程中，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)對象已經(jīng)被其他事務(wù)封鎖，則操作方式將會產(chǎn)生沖突，后到的事務(wù)請求封鎖程序必須等待，直到數(shù)據(jù)對象被其他事務(wù)釋放之后，才能完成封鎖請求。確切的控制規(guī)則由封鎖類型確定，封鎖規(guī)則規(guī)定了數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制過程中，加鎖原則和封鎖相融合的機(jī)制，以便能夠?qū)崿F(xiàn)沖突事務(wù)請求操作的可串行調(diào)度。目前，最常用的封鎖模型有共享鎖、排它鎖兩種，其中共享鎖又被稱為S鎖，數(shù)據(jù)對象在進(jìn)行讀操作時(shí)可以使用共享鎖；排它鎖又被稱為X鎖，數(shù)據(jù)對象在進(jìn)行寫入操作的過程中，可以使用排它鎖。

（2）基于時(shí)標(biāo)的并發(fā)控制方法。

數(shù)據(jù)庫事務(wù)執(zhí)行過程中，基于時(shí)標(biāo)的并發(fā)控制給每一個(gè)事務(wù)賦予一個(gè)唯一的時(shí)標(biāo)戳，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以根據(jù)事務(wù)的時(shí)標(biāo)戳進(jìn)行排序串行調(diào)度，此時(shí)事務(wù)按照時(shí)標(biāo)戳排序的串行調(diào)度等效于事務(wù)的時(shí)間調(diào)度。調(diào)度器給每一個(gè)事務(wù)T賦予一個(gè)唯一的數(shù)值，也就是時(shí)間戳TS（T），時(shí)間戳必須在事務(wù)第一次通知調(diào)度器時(shí)直接按照升序給出，調(diào)度器維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)一個(gè)事務(wù)開始時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，新的數(shù)值便成為該事務(wù)大的時(shí)間戳，調(diào)度器還需要將數(shù)據(jù)庫中活躍的事務(wù)及其時(shí)間戳保存在一個(gè)表中，便于為后續(xù)調(diào)度提供基礎(chǔ)依據(jù)。

時(shí)標(biāo)控制方法也是數(shù)據(jù)庫常用的并發(fā)控制機(jī)制之一。時(shí)標(biāo)控制方法的優(yōu)點(diǎn)是事務(wù)處理過程中不會發(fā)生中斷，并且無需發(fā)生等待，因此不存在事務(wù)處理死鎖現(xiàn)象，時(shí)標(biāo)控制方法能夠很好地滿足并發(fā)度。時(shí)標(biāo)控制方法也存在一些缺點(diǎn)，比如其需要重啟，才能保持事務(wù)全局順序操作，沖突發(fā)生較多時(shí)，重啟次數(shù)過多導(dǎo)致資源浪費(fèi)，另外在分布式系統(tǒng)中維護(hù)全局統(tǒng)一時(shí)標(biāo)非常困難。

（3）基于樂觀并發(fā)控制方法。

與傳統(tǒng)的封鎖、時(shí)標(biāo)并發(fā)控制方法不同，樂觀方法不需要暫時(shí)停止或者拒絕執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作事務(wù)，樂觀方法可以讓一個(gè)事務(wù)順利執(zhí)行完畢。樂觀控制方法執(zhí)行的前提是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作事務(wù)之間極少發(fā)生沖突。根據(jù)對數(shù)據(jù)庫存取訪問事務(wù)進(jìn)行分析可知，很多數(shù)據(jù)庫事務(wù)可以無沖突正確地執(zhí)行完畢，因此可以不考慮事務(wù)之間的沖突，讓讀操作執(zhí)行完畢，暫時(shí)保存寫操作的結(jié)果在緩沖區(qū)。數(shù)據(jù)庫事務(wù)讀操作完畢之后，可以由一個(gè)專門的檢測確認(rèn)程序確認(rèn)數(shù)據(jù)庫操作事務(wù)之間是否具備可串行化，如果通過這個(gè)檢查，則可以把寫操作的結(jié)果永久地存儲到數(shù)據(jù)庫中，否則就需要重啟數(shù)據(jù)庫操作事務(wù)。為了能夠完成檢測過程，需要保留數(shù)據(jù)庫操作事務(wù)的一些上下文信息，直到檢測程序執(zhí)行完畢，樂觀并發(fā)控制方法執(zhí)行的過程可以分為以下三個(gè)步驟：

（1）數(shù)據(jù)讀出操作：該步驟可以讀出數(shù)據(jù)庫需要處理的數(shù)據(jù)項(xiàng)，處理完畢后將回寫結(jié)果的值保存在一個(gè)緩沖空間中，而不需要寫入數(shù)據(jù)庫；

（2）事務(wù)檢測操作：事務(wù)檢測操作可以有效地檢查數(shù)據(jù)庫的更新操作是否能夠引起數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，如果通過檢測，則可以執(zhí)行寫入操作，如果檢測不通過，需要重新啟動事務(wù)處理過程。

（3）數(shù)據(jù)寫入操作：將通過事務(wù)檢測操作的數(shù)據(jù)處理結(jié)果寫入到數(shù)據(jù)庫中。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制機(jī)制可以有效地確保數(shù)據(jù)一致性和完整性，在當(dāng)前多用戶、大規(guī)模數(shù)據(jù)事務(wù)處理的環(huán)境下具有重要的作用和意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制機(jī)制能夠與當(dāng)前的移動計(jì)算、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，得到更多的應(yīng)用和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳秋月，張劍妹.關(guān)系數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與實(shí)現(xiàn)途徑[J].長治學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29（5）.

[2]周洋，張雷.使用觸發(fā)器的特殊樂觀并發(fā)控制方法[J].電腦知識與技術(shù)，2013，（29）.

[3]張?jiān)?，李?一種多粒度鎖的事務(wù)并發(fā)控制算法[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2012，31（5）.