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随着信息技术的飞速发展数据已经渗透到各个领域成为现代社会最重要的资产之一。在这个大数据时代数据库理论在数据管理、存储和处理中发挥着至关重要的作用。然而很多读者可能对数据库理论感到困惑不知道如何选择合适的数据库如何设计有效的数据库结构以及如何处理和管理大量的数据。因此本专栏旨在为读者提供一套全面、深入的数据库理论指南帮助他们更好地理解和应用数据库技术。
数据库理论是研究如何有效地管理、存储和检索数据的学科。在现代信息化社会中数据量呈指数级增长如何高效地处理和管理这些数据成为一个重要的问题。同时随着云计算、物联网、大数据等新兴技术的不断发展数据库理论的重要性日益凸显。
因此本专栏的分享希望可以提高大家对数据库理论的认识和理解对于感兴趣的朋友带来帮助。
概述
前面分享了几种封锁的机制那么使用这些模式之一的调度器如何工作呢本文将分享封锁调度器的一种体系结构。
封锁调度器的原则
事务本身不会申请封锁或者不能依赖于事务做这件事。 而是在读写以及其它访问数据的动作中插入锁的动作这是调度器的任务事务不释放锁而是调度器在事务管理器告诉它事务提交或者中止时释放锁
这样调度器就可以独立进行工作进行调度决策。
插入锁动作的调度器结构
基于封锁的调度器由两部分构成它的输入来自由事务的读写提交中止等请求调度器还维护一个锁表。
事务请求的动作通常通过调度器传送并在数据库上执行但是在某些情况下事务等待一些锁而被推迟。 调度器的两部分分别执行以下动作 第一部分接受事务产生的请求流并在所有数据库访问操作如读写增量更新等前面插入对应的锁动作。不管调度器使用的是什么样的封锁模式调度器的第一部分都将从中选择适当的封锁方式 第二部分接收第一部分传来的封锁和数据库元素访问动作序列并正确的执行它们中的每一个。如果接收到一个封锁或数据库访问请求那么它要决定提出请求的事务T是否由于某个锁不能被获得因而需要被推迟。 如果是的话这个动作将被推迟并被加入到一个最终必须为事务T执行的动作列表中直到条件允许时再执行 如果不是那么就不会推迟前面所申请的锁已经被授予动作将送到数据库上执行。 当事务T提交或中止时事务管理器通知第一部分第一部分将释放T持有的所有的锁同时如果有事务正在等待这些锁第一部分将通知第二部分执行那些被推迟的动作 当第二部分被告知某个数据库元素上的锁可以获得时它决定接下来能获取锁的一个或多个事务并尽可能多的执行这些事务被推迟的动作直到它们完成或到达另一个不能被授予的锁。
锁表
锁表是将数据库元素与有关该元素的封锁信息联系起来的一个表。这个表可以用一个hash表来这现使用数据库元素地址作为散列码。 没有被封锁的元素不会出现在锁表中所以它的大小与被封锁的元素数目成正比而不是整个数据库的大小。
锁表通常不是占用查询执行和日志的缓冲区而是数据库的组成部分它由操作系统为它分配空间。
锁表的每一项由以下主要信息构成 组模式概括事务申请数据库元素A上的一个新锁时所面临的最苛刻条件。当收到封锁请求时并不是将它与其它事务持有的锁一个个比较而是可以通过只比较请求与组模式来简化授予拒绝的决策。 比如 a) S表示被持有共享锁那么只有共享锁的请求可以被授予 b) U表示当前元素有一个更新锁而且可能有一个或多个共享锁 c) X表示有一个排它锁已经有事务持有此时肯定没有其它锁 等待位表示是否有事务在等待如果为真时至少有一个事务在等待等待列表不为空 一个列表描述所有在数据库元素A上当前持有锁或者等待A上的锁的那些事务。
解锁处理
上面锁表描述中体现了加锁的过程那么解锁如何处理呢
假设事务T解锁A那么有以下几种情况
如果T持有的锁与组模式不同比如持有S锁而组模式为U则不需要改变组模式如果与组模式相同那么就不得不检查整个列表找到新的组模式 新的组模式只能是S因为只有一个更新锁或者排它锁。
然后再处理等待的事务对它们申请的锁存在一个优先级策略。
等待的锁优先级
当需要授予的申请锁列表中有一个或多个锁时有几种不同的方法它们各有优点 先来先服务同意等待时间最长的封锁请求这种策略保证不会饿死即一个事务永远在等待锁。 共享锁优先首先授予所有等待的共享锁。如果有等待的更新锁则授予一个更新锁只有没有其它锁等待时才授予排它锁。这一策略在读多写少时可以处理更多的事务允许等待U或X的事务饿死 升级优先如果有一个U锁的事务等待将其升到的X锁则首先授予该锁。否则采取前面两种之一的策略。
总结
基于封锁的调度器不依赖于事务来加解锁通过锁表的记录来决策调度事务序列的执行。
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