技術標籤：資料庫系統資料庫PL/SQL死鎖Deadlock序列圖

Transaction Processing

• 序列圖
• 序列圖測試協議(SGT)
• 兩段鎖協議(2PL)
• • 死鎖 Deadlocks
• 時間戳排序協議（Timestamp ordering(TO) protocol）
• References

序列圖

製作序列圖規則如下：
如果事務T參與併發執行，那麼我們向序列化圖中新增一個標記為T的節點。
如果事務Ti和Tj處理衝突的操作，使得Ti首先處理它的操作，那麼我們新增一條從Ti到Tj的線。

T1               T2           T3
write(x, 10) 
              write(x,20)
                             write(x,30)
                     
              write(y,10)       
read(y)              

得出的序列圖如下：

序列圖測試協議(SGT)

原則

1. 排程程式要維護和測試序列圖。
2. 如果事務發出的操作違反了衝突可序列化，即如果它在序列化圖中建立了一個迴圈，則該事務將被中止。

問題

1. Cascading aborts：如果建立資料項x的事務T被中止，那麼所有讀取x新值的事務都必須中止。

2. 效能：測試序列化圖的非迴圈性具有O（n2）複雜度。

兩段鎖協議(2PL)

原則

1. 對資料項的訪問由共享(讀)和排他(寫)鎖控制。
2. 只有當一個數據項被同一個事務鎖住讀或寫，或者這個資料項被另一個事務鎖住讀，那麼這個事務才能讀該資料項。
3. 只有當一個數據項被同一個事務上寫鎖時，這個事務才能寫該資料項。
4. 每個事務在釋放任何鎖之前必須獲得所有鎖。
   兩段鎖協議屬於悲觀（pessimistic）協議的一類。

問題

1. 死鎖 (Deadlocks)。
2. 當執行可衝突序列化時會產生不必要的鎖和延遲。

一個由兩段鎖協議控制的執行例子:

T1                 T2  
lock(u)read(u)
                  lock
 
(v)write(v,v+1)
write(u,u+2)
lock(v) wait
                  lock(x) read(x)
                  unlock(v)
                  write(x,x+2)
lock(v)
                  unlock(x)
write(v,v+1)
unlock(v)
unlock(u)

兩段鎖協議詳解：
結合上面4個原則來看這個例子：
T1先鎖住了u並對u進行了讀操作，之後T2鎖住v並對v進行寫操作。
T1對u進行寫操作後，他想對v進行操作所以想要鎖住v，可是v已經被T2鎖住了，所以T1對v的操作無法進行，需要等待T2解鎖v。
T2這時候鎖住了x並對x進行了讀操作，這時候T2已經得到了他想要的所有鎖，所以他可以解鎖v。（原則4）解鎖v後對T2進行了寫操作。
T1在T2解鎖v後成功鎖住了v，T2已經完成了所有操作，所以對x也進行解鎖。
T1對v進行寫操作後也完成了所有操作，所以T1解鎖呵呵v和u。

那麼，如果T2在解鎖v之前還想要對u進行操作，但是u已經被T1鎖住了，T1又等著T2解鎖v對v進行操作，T1無法提前解鎖u因為他沒有獲得他想要操作的所有鎖。那麼會發生什麼呢？
這就是死鎖 Deadlocks~！

死鎖 Deadlocks

死鎖的例子如下：

T1               T2

lock(u) read(u)
                lock(v) write(v,v+1)
lock(v) wait
                lock(u) wait

在資料庫系統中，死鎖可以通過wait for graph或通過 timeout來消除。

我在 PL/SQL做了一個觸發死鎖的專案練習，可以進行參考學習：
https://blog.csdn.net/Jifu_M/article/details/112490739

時間戳排序協議（Timestamp ordering(TO) protocol）

原則

1. 每個事務在其起始點獲得一個時間戳。
2. 每當事務以讀或寫模式訪問資料項時，資料項都會被打上標記(戳)。
3. 允許按時間戳的遞增順序訪問資料項。
   時間戳排序協議屬於一類樂觀(optimistic)協議。

問題

1. Cascading aborts
2. 當執行衝突可序列化時會發生不必要的中斷(aborts)。

一個由時間戳排序協議控制的執行例子:

T1                  T2            x
timestamp(t1)
read(x)                           x:t1
write(x,x-10)
                   timestamp(t2)
                   write(x)       x:t1:t2
                   read(y)        y:t2
read(y)                           y:t2:t1
write(y,y+1)                      y:t2:t1
abort

References

1. T. Connoly, C. Begg, Database Systems, A Practical Approach to Design, Implementation, and Management, Chapter 22.2 Concurrency Control, Pearson Education Ltd, 2015.