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　　1 . 并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括：________ 、________ 和 ________ 。 (問答題)

　　答案

　　丟失修改 不可重復讀 讀“臟”數(shù)據(jù)

　　2 .在數(shù)據(jù)庫中為什么要并發(fā)控制? (填空題)

　　答案

　　數(shù)據(jù)庫是共享資源，通常有許多個事務(wù)同時在運行。 當多個事務(wù)并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫時就會產(chǎn)生同時讀取和/或修改同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā)操作不加控制就可能會存取和存儲不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機制。

　　3 . 多個事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當且僅當其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時的結(jié)果相同，我們稱這種調(diào)度策略為________的調(diào)度。 (問答題)

　　答案

　　可串行化

　　4 .并發(fā)操作可能會產(chǎn)生哪幾類數(shù)據(jù)不一致?用什么方法能避免各種不一致的情況? (填空題)

　　答案

　　并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性包括三類：丟失修改、不可重復讀和讀“臟”數(shù)據(jù)。 (1)丟失修改(Lost Update) 兩個事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)并修改，T2提交的結(jié)果破壞了(覆蓋了)T1提交的結(jié)果，導致T1的修改被丟失。 (2)不可重復讀(Non-Repeatable Read) 不可重復讀是指事務(wù)T1讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2執(zhí)行更新操作，使T1無法再現(xiàn)前一次讀取結(jié)果。不可重復讀包括三種情況：詳見《概論》8.1 p266。 (3)讀“臟”數(shù)據(jù)(Dirty Read)讀“臟”數(shù)據(jù)是指事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤銷，這時T1已修改過的數(shù)據(jù)恢復原值，T2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，則T2讀到的數(shù)據(jù)就為“臟”數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。 避免不一致性的方法就是并發(fā)控制。最常用的并發(fā)控制技術(shù)是封鎖技術(shù)。也可以用其他技術(shù)，例如在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可以采用時間戳方法來進行并發(fā)控制。

　　5 . 基本的封鎖類型有兩種：________ 和________ 。 (問答題)

　　答案

　　排它鎖(Exclusive Locks，簡稱X鎖) 共享鎖(Share Locks，簡稱S鎖)

　　6 .什么是封鎖? (填空題)

　　答案

　　封鎖就是事務(wù)T在對某個數(shù)據(jù)對象例如表、記錄等操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務(wù)T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在事務(wù)T釋放它的鎖之前，其他的事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對象。 封鎖是實現(xiàn)并發(fā)控制的一個非常重要的技術(shù)。

　　7 . 在數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制中，兩個或多個事務(wù)同時處在相互等待狀態(tài)，稱為________ 。 (問答題)

　　答案

　　死鎖

　　8 .基本的封鎖類型有幾種?試述它們的含義。 (填空題)

　　答案

　　基本的封鎖類型有兩種: 排它鎖(Exclusive Locks，簡稱X鎖) 和共享鎖(Share Locks，簡稱S鎖)。 排它鎖又稱為寫鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務(wù)都不能再對A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A。 共享鎖又稱為讀鎖。若事務(wù)T對數(shù)據(jù)對象A加上S鎖，則事務(wù)T可以讀A但不能修改A，其他事務(wù)只能再對A加S鎖，而不能加X鎖，直到T釋放A上的S鎖。這就保證了其他事務(wù)可以讀A，但在T釋放A上的S鎖之前不能對A做任何修改。

　　9 .什么是封鎖協(xié)議?不同級別的封鎖協(xié)議的主要區(qū)別是什么? (填空題)

　　答案

　　在運用封鎖技術(shù)對數(shù)據(jù)加鎖時，要約定一些規(guī)則。例如，在運用X鎖和S鎖對數(shù)據(jù)對象加鎖時，要約定何時申請X鎖或S鎖、何時釋放封鎖等。這些約定或者規(guī)則稱為封鎖協(xié)議(Locking Protocol)。對封鎖方式約定不同的規(guī)則，就形成了各種不同的封鎖協(xié)議。不同級別的封鎖協(xié)議，例如《概論》8.3中介紹的三級封鎖協(xié)議，三級協(xié)議的主要區(qū)別在于什么操作需要申請封鎖，何時申請封鎖以及何時釋放鎖(即持鎖時間的長短)。 一級封鎖協(xié)議：事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對其加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。 二級封鎖協(xié)議：一級封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖，讀完后即可釋放S鎖。 三級封鎖協(xié)議：一級封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對其加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。

　　10 .________ 被稱為封鎖的粒度。 (問答題)

　　答案

　　封鎖對象的大小

　　11 .不同封鎖協(xié)議與系統(tǒng)一致性級別的關(guān)系是什么? (填空題)

　　答案

　　不同的封鎖協(xié)議對應(yīng)不同的一致性級別。一級封鎖協(xié)議可防止丟失修改，并保證事務(wù)T是可恢復的。在一級封鎖協(xié)議中，對讀數(shù)據(jù)是不加S鎖的，所以它不能保證可重復讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)。 二級封鎖協(xié)議除防止了丟失修改，還可進一步防止讀“臟”數(shù)據(jù)。在二級封鎖協(xié)議中，由于讀完數(shù)據(jù)后立即釋放S鎖，所以它不能保證可重復讀。 在三級封鎖協(xié)議中，無論是讀數(shù)據(jù)還是寫數(shù)據(jù)都加長鎖，即都要到事務(wù)結(jié)束時才釋放封鎖。所以三級封鎖協(xié)議除防止了丟失修改和不讀“臟”數(shù)據(jù)外，還進一步防止了不可重復讀。

　　12 .什么是活鎖?什么是死鎖 ? (填空題)

　　答案

　　如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2又請求封鎖R，于是T2等待。T3也請求封鎖R，當T1釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準了T3的請求，T2仍然等待。然后T4又請求封鎖R，當T3釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)又批準了T4的請求……T2有可能永遠等待，這就是活鎖的情形�；铈i的含義是該等待事務(wù)等待時間太長，似乎被鎖住了，實際上可能被激活。 如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R1，T2封鎖了數(shù)據(jù)R2，然后T1又請求封鎖R2，因T2已封鎖了R2，于是T1等待T2釋放R2上的鎖。接著T2又申請封鎖R1，因T1已封鎖了R1，T2也只能等待T1釋放R1上的鎖。這樣就出現(xiàn)了T1在等待T2，而T2又在等待T1的局面，T1和T2兩個事務(wù)永遠不能結(jié)束，形成死鎖。

　　13 .試述活鎖的產(chǎn)生原因和解決方法。 (填空題)

　　答案

　　活鎖產(chǎn)生的原因：當一系列封鎖不能按照其先后順序執(zhí)行時，就可能導致一些事務(wù)無限期等待某個封鎖，從而導致活鎖。 避免活鎖的簡單方法是采用先來先服務(wù)的策略。當多個事務(wù)請求封鎖同一數(shù)據(jù)對象時，封鎖子系統(tǒng)按請求封鎖的先后次序?qū)κ聞?wù)排隊，數(shù)據(jù)對象上的鎖一旦釋放就批準申請隊列中第一個事務(wù)獲得鎖。

　　14 .請給出預防死鎖的若干方法。 (填空題)

　　答案

　　在數(shù)據(jù)庫中，產(chǎn)生死鎖的原因是兩個或多個事務(wù)都已封鎖了一些數(shù)據(jù)對象，然后又都請求已被其他事務(wù)封鎖的數(shù)據(jù)加鎖，從而出現(xiàn)死等待。防止死鎖的發(fā)生其實就是要破壞產(chǎn)生死鎖的條件。預防死鎖通常有兩種方法：(1)一次封鎖法要求每個事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否則就不能繼續(xù)執(zhí)行。(2)順序封鎖法預先對數(shù)據(jù)對象規(guī)定一個封鎖順序，所有事務(wù)都按這個順序?qū)嵭蟹怄i。

　　15 .請給出檢測死鎖發(fā)生的一種方法，當發(fā)生死鎖后如何解除死鎖? (填空題)

　　答案

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般采用允許死鎖發(fā)生，DBMS檢測到死鎖后加以解除的方法。 DBMS中診斷死鎖的方法與操作系統(tǒng)類似，一般使用超時法或事務(wù)等待圖法。 超時法是：如果一個事務(wù)的等待時間超過了規(guī)定的時限，就認為發(fā)生了死鎖。超時法實現(xiàn)簡單，但有可能誤判死鎖，事務(wù)因其他原因長時間等待超過時限時，系統(tǒng)會誤認為發(fā)生了死鎖。若時限設(shè)置得太長，又不能及時發(fā)現(xiàn)死鎖發(fā)生。 DBMS并發(fā)控制子系統(tǒng)檢測到死鎖后，就要設(shè)法解除。通常采用的方法是選擇一個處理死鎖代價最小的事務(wù)，將其撤消，釋放此事務(wù)持有的所有鎖，使其他事務(wù)得以繼續(xù)運行下去。當然，對撤銷的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復。

　　16 .什么樣的并發(fā)調(diào)度是正確的調(diào)度? (填空題)

　　答案

　　可串行化(Serializable)的調(diào)度是正確的調(diào)度�？纱谢恼{(diào)度的定義：多個事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當且僅當其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時的結(jié)果相同，我們稱這種調(diào)度策略為可串行化的調(diào)度。

　　17 .試述兩段鎖協(xié)議的概念。 (填空題)

　　答案

　　兩段鎖協(xié)議是指所有事務(wù)必須分兩個階段對數(shù)據(jù)項加鎖和解鎖。 ? 在對任何數(shù)據(jù)進行讀、寫操作之前，首先要申請并獲得對該數(shù)據(jù)的封鎖; ? 在釋放一個封鎖之后，事務(wù)不再申請和獲得任何其他封鎖。 “兩段”的含義是，事務(wù)分為兩個階段：第一階段是獲得封鎖，也稱為擴展階段。在這階段，事務(wù)可以申請獲得任何數(shù)據(jù)項上的任何類型的鎖，但是不能釋放任何鎖。第二階段是釋放封鎖，也稱為收縮階段。在這階段，事務(wù)釋放已經(jīng)獲得的鎖，但是不能再申請任何鎖。

　　18 .試證明，若并發(fā)事務(wù)遵守兩段鎖協(xié)議，則對這些事務(wù)的并發(fā)調(diào)度是可串行化的。 (填空題)

　　答案

　　首先以兩個并發(fā)事務(wù)T1和T2為例，存在多個并發(fā)事務(wù)的情形可以類推。 根據(jù)可串行化定義可知，事務(wù)不可串行化只可能發(fā)生在下列兩種情況： 1.事務(wù)T1寫某個數(shù)據(jù)對象A，T2讀或?qū)慉; 2.事務(wù)T1讀或?qū)懩硞�數(shù)據(jù)對象A，T2寫A。下面稱A為潛在沖突對象。設(shè)T1和T2訪問的潛在沖突的公共對象為{A1, A2, …, An}。不失一般性，假設(shè)這組潛在沖突對象中X={A1,A2, …, Ai}均符合情況1。 Y={Ai+1, …,An}符合所情況2。 ?x?X，T1需要Xlock x ① T2需要Slock x或Xlockx ② (1) 如果操作①先執(zhí)行，則T1獲得鎖，T2等待由于遵守兩段鎖協(xié)議，T1在成功獲得X和Y中全部對象及非潛在沖突對象的鎖后，才會釋放鎖這時如果?w?X或Y，T2已獲得w的鎖，則出現(xiàn)死鎖否則，T1在對X、Y中對象全部處理完畢后，T2才能執(zhí)行這相當于按T1、T2的順序串行執(zhí)行根據(jù)可串行化定義，T1和T2的調(diào)度是可串行化的。(2) 操作②先執(zhí)行的情況與(1)對稱因此，若并發(fā)事務(wù)遵守兩段鎖協(xié)議，在不發(fā)生死鎖的情況下，對這些事務(wù)的并發(fā)調(diào)度一定是可串行化的。

　　19 .為什么要引進意向鎖? 意向鎖的含義是什么? (填空題)

　　答案

　　引進意向鎖是為了提高封鎖子系統(tǒng)的效率。該封鎖子系統(tǒng)支持多種封鎖粒度。原因是：在多粒度封鎖方法中一個數(shù)據(jù)對象可能以兩種方式加鎖—顯式封鎖和隱式封鎖(有關(guān)概念參見《概論》8.7.1)。因此系統(tǒng)在對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時不僅要檢查該數(shù)據(jù)對象上有無(顯式和隱式)封鎖與之沖突;還要檢查其所有上級結(jié)點和所有下級結(jié)點，看申請的封鎖是否與這些結(jié)點上的(顯式和隱式)封鎖沖突;顯然，這樣的檢查方法效率很低。為此引進了意向鎖。 意向鎖的含義是：對任一結(jié)點加鎖時，必須先對它的上層結(jié)點加意向鎖。 例如事務(wù)T要對某個元組加X鎖，則首先要對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖。換言之，對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖，表示它的后裔結(jié)點—某個元組擬(意向)加X鎖。引進意向鎖后，系統(tǒng)對某一數(shù)據(jù)對象加鎖時不必逐個檢查與下一級結(jié)點的封鎖沖突了。例如，事務(wù)T要對關(guān)系R加X鎖時，系統(tǒng)只要檢查根結(jié)點數(shù)據(jù)庫和R本身是否已加了不相容的鎖(如發(fā)現(xiàn)已經(jīng)加了IX，則與X沖突)，而不再需要搜索和檢查R中的每一個元組是否加了X鎖或S鎖。

　　20 .試述常用的意向鎖：IS鎖，IX鎖，SIX鎖，給出這些鎖的相容矩陣。 (填空題)

　　答案

　　IS鎖如果對一個數(shù)據(jù)對象加IS鎖，表示它的后裔結(jié)點擬(意向)加S鎖。例如，要對某個元組加S鎖，則要首先對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IS鎖 IX鎖如果對一個數(shù)據(jù)對象加IX鎖，表示它的后裔結(jié)點擬(意向)加X鎖。例如，要對某個元組加X鎖，則要首先對關(guān)系和數(shù)據(jù)庫加IX鎖。 SIX鎖如果對一個數(shù)據(jù)對象加SIX鎖，表示對它加S鎖，再加IX鎖，即SIX = S + IX。

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