数据库第六章上课笔记。

事务

一组数据库操作序列集合，可以是一条SQL语句，也可以是一组SQL语句或者整个程序。事务是恢复和并发控制最小基本单位。

定义方式：

显式定义/隐式定义（DBMS）：

begin transaction
SQL 语句1
SQL 语句2
······
commit

begin transaction
SQL 语句1
SQL 语句2
······
rollback

  • 事务结束：

    • commit正常结束
    • rollback异常结束（回滚）

  • 事务特性：

    • 原子性：事务中的操作要么全做，要么全不做

    • 一致性：只包含成功提交结果（commit/rollback）

      不一致就是包含失败的情况（既没有rollback也没commit)

    • 隔离性：一个事务不被并发执行的事务干扰

    • 持续性：事务提交后，对于数据的改变是永久性的

故障

  • 事务故障：某个事务在运行过程中未正常结束就终止

  • 系统故障：需要系统停止运转要求系统重新启动，计算机系统崩塌->数据库系统崩塌

  • 介质故障：磁盘故障

  • 计算机病毒：人为破坏

  • 恢复操作的基本原理：冗余，利用冗余数据重建数据库中已经破坏的部分

    • 数据转储：

      • 静态转储：复制、无运行事务的时候转储、一致性状态、不允许对数据库的任何存取修改活动。

      • 动态转储：和静态互补。不会影响用户和新事务运行，但是不能保证一致。可以在转储期间登记日志文件，转储结束后登记日志文件也转储。

      • 增量转储：只转储上次转储后更新过的数据

      • 海量转储：每次转储全部

        动态海量 动态增量
        静态海量 静态增量

    • 日志文件

​ 记录事务对数据库更新操作的文件。

​ 记录内容：各个事务的开始标记(begin transaction)、各个事务的结束标记(commit、 rollback)、各个事务的所有更新操作、与事务有关的内部更新操作。

​ 事务标识、操作类型、操作对象、更新之前的旧值、更新之后的新值

​ 日志文件格式：事务标识 操作类型 对象标识 前像 后像

  1. 事务A开始，日志记录（T,START...)

  2. 事务T修改对象A，（T,UPDATE,A,前像,后像)

  3. 事务T插入对象A，（T,INSERT,A, ,后像）

  4. 事务T删除对象A，（T,DELETE,A,前像, ）

  5. 事务T提交，（T,COMMIT...）

  6. 事务T回滚，（T,ROLLBACK...）

    undo操作

    1. 对尚未结束的事务进行撤销（满足原子性）
    2. 旧值代替新值
    3. 反向扫描日志文件，找出只有begin transaction,无commit的记录

    redo操作

    1. 对已经提交的事务重做（因为commit/rollback并不会让他写到磁盘，还在内存）
    2. 正向扫描日志文件，根据日志文件中的操作次序，重新执行每项操作。

​ 登记日志文件的原则：

  1. 等级的次序严格按照并行事务执行的原则；
  2. 必须先写日志文件，后写数据库
    1. 写日志文件操作：把表示这个修改的日志记录写到日志文件
    2. 写数据库操作：把对数据的修改写到数据库中

  • 恢复策略：

    1. 事务故障的恢复：事务在运行至正常结束之前被终止

      恢复方法：由恢复子系统应利用日志文件撤销此事务对数据库的修改，反向扫描日志文件，将日志中更新前的数据写回到数据库中，直至事务的开始标志。

    2. 系统故障的恢复：整个os不能响应，有做完的有没做完的，分情况。

      恢复方法：正向扫描日志文件，redo队列：在故障发生前已经提交的事务，redo处理，对每个redo事务重新登记

      undo队列：故障前未完成的事务，undo处理，对每个undo事务的更新操作执行逆操作

    3. 介质故障的恢复：重装数据库，使得数据库恢复到一致性状态；利用日志文件重做已经完成的任务。

      1. 对于静态转出的数据库副本，装入后数据库即处于一致性状态
      2. 对于动态转出的数据库副本，还需要同时装入转出时刻的日志文件副本，利用与恢复系统故障相同的方法（undo、redo），才能把数据库恢复到一致性状态。

  • 具有检查点恢复技术

    • 搜索日志文件浪费时间
    • 重新执行redo很麻烦
    • 不要从开头找，从标记点开始找。插入一个检查点。检查点插入后，checkpoint，data缓冲区会写回到磁盘，这样就不要redo重来。
    • 定位最近的检查点：重新生成一个文件（重新开始文件），是记录检查点物理位置。
    • 插入检查点后，系统正常运行，要记住正在执行的事务清单，这些事务最近一个日志记录地址。
    • 检查点之前的事务，不管；正在的事务，按照结束位置选择是否放入redo（一开始都在undo，有commit的放入redo，之后redo+undo）

并发控制

多个事务执行方式：

    • 目的：并发执行，但是正确调度。保证数据库一致性，保证事务隔离性。

    • 封锁：对数据对象封锁。排他锁X写锁（只允许自己修改），共享锁S读锁（允许读不能修改）

    • 1级封锁协议：事务T在修改（对读操作没要求，所以限制不了脏数据和不可重复读）数据之前必须先加X，事务结束释放。没用丢失修改√

    • 2级封锁协议：1级封锁协议+事务在读数据之前要先加S锁，读完再释放。（不能保证可重复读）

    • 3级封锁协议：1级封锁协议+事务在读数据之前要先加S锁，事务结束再释放。

    • 读未提交

    • 读已提交

    • 可重复读

    • 可串行化

    • 活锁：某几个事务得不到资源。先来先服务。
    • 死锁：T1要T2，T2要T1；死锁是多个事务之间，最后僵持。

    • Ri(X)R_i(X) 表示事务TiT_i的读X操作
    • Wi(X)W_i(X)表示事务TiT_i的写X操作
    • 冲突操作：不同事务，同一数据单位，有一个写操作。
    • 调度集中在冲突操作！

    • 构造前趋图（事务是点，冲突操作画有向边，没环可串行）
    • 等价串行：拓扑排序
    • 两段锁协议：
      • 扩展阶段：获得封锁slock
      • 收缩阶段：释放封锁unlock
      • 并发执行的事务遵守两段锁，对这些事务的所有并发策略都是可串行化的。
      • 遵循3级封锁的一定遵循两段锁协议。

数据库安全性

  • 防止非法用户使用数据库，更改破坏。为保护数据库以防止非法使用。
  • 用户标识鉴定、DBMS、OS······
    • 用户登录界面
    • DBMS存取控制，SQL授权回收grant/revoke
    • 视图为不同的用户定义不同的视图
    • 数据加密（磁盘）：数据库当中存在的数据是加密的
    • 审计：用户对数据库的操作放入审计日志。

数据库完整性

  • 定义：数据库的正确性和相容性

  • 安全性包含完整性

  • 完整性约束：

    • 列/元组/关系
    • 静态约束：确定状态
    • 动态约束：新旧值变化时

    静态列约束：一个列取值域的限制（NOT NULL/UNIQUE/默认值）

    静态元组约束：每行数值之间关系。工资（工资编号，基础工资，岗位津贴）岗位津贴小于基础工资。断言：谓词，用以检查数据库是否满足条件。create assertion limitconstraint check(not exists(select * from 工资 where 岗位津贴>基础工资));

    静态关系约束：关系中各个元组或者关系之间（实体完整性【主码】、参照完整【外码、关系与关系之间】）

    动态列

    动态元组

    动态关系

  • 触发器：DML/DDL；触发时间：before/after 触发对象：关系模式···

    create trigger trigger_name

    trigger_time

    trigger_event

    on tbl_name

    for each row #行级触发

    trigger_stmt;

delimiter$
create trigger t1
after insert on 订单
for each row
begin
	update 商品
	set 库存量=库存量-new.购买数量
	where 商品编号=new.商品编号;
end$
delimiter;#修改结束符号，分号容易混淆
#new表：插入数据
#old表：删除记录
  • 触发器作用：完成更复杂数据约束，检查sql语句是否被允许...
  • 用户/实体：拒绝执行
  • 参照：级联策略/置空策略