chapter15 实践习题1

在并发控制领域，两阶段锁定（Two-Phase Locking，2PL）是一种常见的并发调度算法，用于确保事务的可串行性。可串行性是并发控制中的一个重要目标，它意味着尽管事务可能并发执行，但其结果必须等同于按照某种顺序逐个执行这些事务。本章的实践习题主要探讨了2PL与非串行化调度、死锁以及严格两阶段锁定（Rigorous Two-Phase Locking）等概念。 15.1 问题讨论了2PL如何保证串行化。如果2PL不能确保串行化，那么存在一组遵循2PL的事务T0, T1... Tn-1，它们产生了一个非串行化的调度。非串行化调度意味着存在一个优先级图中的循环。但2PL不会产生这样的循环，因为如果存在T0 → T1 → T2 → ... → Tn-1 → T0的循环，根据2PL的规则，每个事务Ti在其锁点获取最后一个锁的时间（即Ti的锁点时间）Ti < Tj对于所有满足Ti → Tj的事务都成立。然而，这会导致一个矛盾：T0 < T0。因此，没有这样的循环存在，2PL不会导致非串行化调度。根据这个规则，事务可以根据其锁点顺序进行串行化。 15.2 题目中给出了两个事务T34和T35，它们分别包含对资源A和B的读写操作。T34尝试先读取A，再读取和修改B；T35则相反，先读取B再修改A。如果这两个事务并发执行，如部分调度T31和T32所示，可能会出现死锁的情况。当T31锁定A并尝试锁定B，而T32锁定B并尝试锁定A时，它们会形成一种等待对方释放资源的状态，导致死锁。 15.3 严格两阶段锁定在2PL的基础上增加了事务提交顺序与其串行化顺序一致的特性。这意味着如果有两个冲突的事务（即它们至少有一个共享资源），它们的提交顺序就是它们在可串行化调度中的顺序。这种行为在某些系统中可能是用户期望的，因为它提供了确定性和可预测性。 15.4 题目考虑了数据库中的节点A和B，其中A是B的父节点。当T2持有B的锁，T1持有A的锁并希望锁定B，同时T3希望锁定A时，可能出现问题。通过添加一个虚拟节点D作为A和B之间的中介，可以避免这种情况。通过D，T1可以直接锁定D，然后解锁A，而T3可以锁定A，之后T2可以解锁B。这样，可以减少死锁的可能性，并帮助优化并发控制。 这些习题展示了并发控制中的核心概念，包括2PL在保证串行化、防止死锁以及提供预期行为方面的作用。理解这些原理对于设计和实现高效的数据库系统至关重要。