数据库系统原理：BDB7 数据库事务管理.ppt

数据库事务管理是数据库系统中的核心概念，用于确保数据的一致性和完整性。在数据库系统中，事务（Transaction）被定义为一系列操作的逻辑单元，这些操作要么全部执行，要么全部不执行，体现原子性（Atomicity）。例如，在银行转账操作中，从一个账户转账到另一个账户的整个过程就是一个事务，包括读取账户余额、更新余额和写回数据库等一系列操作。 事务具有四大特性，通常简称为ACID： 1. 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作被视为一个不可分割的整体，如果其中任何一步失败，整个事务都将被回滚，确保数据库状态不受影响。 2. 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库必须保持一致性状态，即事务的执行不会破坏数据库的完整性约束。 3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间不会相互干扰，每个事务看到的数据要么是其他事务开始前的状态，要么是所有事务完成后的新状态。 4. 持久性（Durability）：一旦事务提交，其结果将永久保存，即使系统出现故障，也能通过恢复机制保证数据的持久性。 事务有不同的状态，包括活动状态（正在执行）、失败状态（由于错误无法继续执行）、部分提交状态（部分操作已执行但未完成）、提交状态（事务成功完成，更改被永久保存）和中止状态（事务因错误被回滚至初始状态）。 事务的调度是指确定事务操作的执行顺序，分为串行调度和并行调度。串行调度意味着一个事务的所有操作连续执行，而并行调度允许不同事务的操作交错执行，提高系统性能。并行调度的关键挑战是如何在保证一致性的前提下最大化并发度。 为了防止并发操作导致的问题，数据库系统采用了封锁（Locking）机制。三级封锁协议是其中一种策略，包括读锁定（Read Lock）、写锁定（Write Lock）和意向锁定（Intention Lock），以防止数据冲突和死锁。 死锁是指两个或多个事务互相等待对方释放资源，导致都无法继续进行的情况。解决死锁的方法包括预防、避免和检测与恢复。其中，检测与恢复策略是在发现死锁后选择一个事务进行回滚，使其释放资源以解除死锁。 为了保证事务的正确性，数据库系统还引入了并发控制机制，如两段锁协议，该协议要求事务在修改数据之前先获取锁，并在事务结束时（无论成功提交还是回滚）释放所有锁。 封锁的粒度是指锁定资源的细化程度，可以是表级别、页级别或行级别，粒度越细，并发控制效果越好，但可能导致更多的锁竞争。 在故障恢复方面，数据库系统通常采用日志记录（Log Recording）来跟踪事务的操作，以便在系统故障后通过回滚未完成的事务或重播已完成的事务来恢复数据一致性。检查点（Checkpoint）是系统定期保存当前数据库状态和日志信息的机制，以加速恢复过程。 数据库镜像是另一种保证高可用性的技术，通过创建数据库的完整副本，当主数据库出现故障时，可以快速切换到镜像数据库，减少服务中断时间。 数据库事务管理是确保数据库正确运行和数据完整性的基石，涉及到事务的概念、调度、并发控制、封锁协议、故障恢复策略等多个重要方面。理解和掌握这些知识点对于数据库设计和管理至关重要。