第13章 事务

考试范围： 13.1-13.10

考试题型： 事务操作

考试内容：

1、事务的概念与特性(ACID)

• 概念

  • A transaction is a unitof program execution that accesses
    and possibly updates various data items
  • 事务是程序执行的单元，它访问并可能更新各种数据项

• ACID性质

  

2、事务的状态图

3、事务调度(schedule)的概念

• 假设 I、J 是分别来自两个不同事务的两个操作，它们的关系有以下五种情况：
  • I 和 J 的目标数据项不一样或没有任何共同的数据项。这种情况，无论 I 先执行还是 J 先执行，结果都是一样的，所以 I 和 J 的相对顺序不重要。
  • I=read(Q), J=read(Q)，I 和 J 的相对顺序也不重要，因为不管是哪种顺序，它们读到的都是数据项 Q 相同值。
  • I=read(Q), J=write(Q)，如果 I 先执行，则 I 读取到的是 Q 被 J 修改之前的值，如果 J 先执行，则 I 读取到的是 J 更新后的 Q 值。所以 I 和 J 的相对顺序很重要。
  • I=write(Q), J=read(Q)，上一种情况的对称版。
  • I=write(Q), J=write(Q)，两者都是写操作，后写的会覆盖先写的值，导致后续读操作只能读取到后写的值，如果 I 和 J 的相对顺序不一样，则后续读操作读取到的值也不一样。如果后续再没有其他写入 Q 的操作，则它们的相对顺序不一样，导致最后数据库中的 Q 值也不一样。所以 I 和 J 的相对顺序很重要。

4、可恢复调度/级连回滚的概念

• 可恢复调度 Recoverable Schedules

  • For each pair of transactions X and Y, if Y reads a data item previously written by X, then Y must commit after X has committed（如果 Y读了X修改过的数据，那么在 X提交后，Y 才能提交）

• 级联回滚 Cascading Rollbacks

  • a single transaction failure leads to a series of transaction rollbacks. 单个事务失败会导致一系列事务回滚。
    Cascading rollback is undesirable, since it leads to the undoing of a significant amount of work 级联回滚是不可取的，因为它会导致大量工作的撤消
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5、串行调度/并发调度

• 串行调度（Serial Schedule ）

  • The transactions execute one by one, without interleaving（事务逐个执行，无需交错）
    

• 并发调度

  • 使用并发执行的动机
    • 提高吞吐量（throughput）（在给定时间内执行的事务数）和资源利用率
    • 减少平均响应时间（average response time）（提交事务后完成事务的平均时间）
  • Concurrency control schemes 并发控制方案
    • 实现隔离的机制;即控制并发事务之间的交互

6、冲突等价/冲突可串行化/冲突等价可串行化的判断

• Serializability 可串行化

  • A schedule is serializable if it is equivalent to a serial schedule（如果一个调度能够与某个串行调度等价，它就是“可串行化”的，也叫“可串行化调度”）

• 冲突等价 conflict equivalent

  • If a schedule S can be transformed into a schedule S’ by a series of swaps of consecutive non-conflicting instructions, we say that S and S’ are conflict equivalent（如果一个调度S可以通过一系列连续的非冲突指令的交换转换为调度S’，我们说S和S’是冲突等价的）
  • 

• 冲突可串行化

  • We say that a schedule S is conflict serializable （冲突可串行化） if it is conflict equivalent to a serial schedule

  • 即：如果把一个调度S中的不冲突命令调换位置后，可得到一个串行调度，那么这个调度S是“冲突可串行化”

  • 上图中，通过四次调换相邻的不冲突操作的相对顺序，最后得到了一个串行 schedule（先执行事务 1 再执行事务 2），即 S1 和一个串行 schedule 冲突等价。即S1是冲突可串行化的

  • 优先图

    • 每个事务在优先图中都是一个节点

    • 如果事务 1 中的操作 I 和事务2中的操作 J 冲突，且操作 I 在 J 之前，则从事务 1 连一条指向事务 2 的有向边，如果操作 I 在 J 之后，则从事务 2 连一条事务 1 的有向边。

    • 如果事务1 和事务 2 中有多对操作冲突且都是事务 1 中的操作在前，只需要一条从事务 1 指向事务 2 的有向边就行，不需要多条。因为优先图中的有向边只是用来表示是否存在依赖关系的，不用表示数量。

    • 如果 schedule 的优先图中不存在环，则 schedule 是冲突可串行化的，否则 schedule 不是冲突可以串行化的

    • 示例

      • ① 事务 1 中的 read1[A] 和 事务 2 中的 write2[A] 冲突，事务 1 中的write1[A] 和事务 2 中 read2[A]、write2[A] 冲突，但冲突的操作对中，都是事务 1 中的操作在前，所优先图中只存在一条从事务 1 到事务 2 的有向边。由于优先图中没有环，所以该 schedule 是冲突可串行化的。

        

      • ② 事务 1 中的 read1[A] 和事务 2 中的 write2[A] 冲突，且 read1[A] 在前，所以优先图中存在一条从事务 1 指向事务 2 的有向边。事务 1 中的 write1[A] 和事务 2 中的 read2[A] 冲突，且 read2[A] 在前，所以优先图中存在一条从事务 2 指向事务 1 的有向边。事务 1 和事务 2 以及两条有向边形成了一个环，所以该 schedule 不满足冲突可串行化。