《数据库事务管理》课件

数据库事务管理数据库事务管理是数据库系统中不可或缺的一部分，确保数据的一致性和完整性。事务管理机制保证多个用户并发访问数据库时，每个用户的数据操作都如同在独立的环境中进行。by什么是事务事务是数据库管理系统（DBMS）执行的逻辑工作单元。事务是一系列操作的集合，要么全部成功，要么全部失败。事务用于保证数据的一致性。它保证了数据库中数据的完整性，并提供一种机制来防止数据被破坏。事务可以用来完成多个操作，例如，插入、更新、删除数据。事务的ACID特性原子性事务是一个不可分割的最小工作单元，其组成操作要么全部成功，要么全部失败。一致性事务执行前和执行后，数据库必须处于一致性状态，保证数据完整性。隔离性多个事务并发执行时，彼此之间互相隔离，互不影响。持久性事务提交后，其修改结果永久保存在数据库中，不会因系统故障而丢失。事务的隔离级别读未提交允许脏读，一个事务可以读取另一个事务尚未提交的数据。读已提交禁止脏读，一个事务只能读取其他事务已提交的数据。可重复读禁止不可重复读，一个事务多次读取相同的数据，结果都相同。串行化禁止幻读，一个事务在读取数据后，其他事务插入或删除数据，该事务再次读取数据结果不变。事务的实现1提交将事务中的所有更改持久化到数据库2回滚撤销事务中的所有更改3日志记录记录所有事务操作数据库通常采用日志记录机制来实现事务。事务开始时，数据库系统会将所有操作记录到日志文件中。事务提交时，数据库系统会将日志文件写入磁盘，并更新数据文件。事务回滚时，数据库系统会根据日志文件将数据恢复到事务开始时的状态。事务管理的基本流程开始事务通过BEGINTRANSACTION语句开启一个事务，标志着事务处理的开始。执行操作在事务中执行一系列数据库操作，例如插入、更新、删除等。提交事务如果所有操作成功，通过COMMIT语句提交事务，将所有操作永久写入数据库。回滚事务如果操作失败或出现错误，通过ROLLBACK语句回滚事务，撤销所有已执行的操作，保证数据的一致性。如何开启事务1开始事务使用数据库提供的命令或语句，例如"BEGINTRANSACTION"或"STARTTRANSACTION"。2设置事务隔离级别选择合适的隔离级别，例如READCOMMITTED、REPEATABLEREAD或SERIALIZABLE，以满足应用程序的需要。3设定事务属性根据需要配置事务的属性，例如是否自动提交、读未提交数据等。如何提交事务1检查检查事务中所有操作是否成功完成。2更新将事务中修改的数据持久化到数据库。3释放释放事务过程中持有的锁。事务提交后，数据库中所有更改将永久生效。提交操作通常由应用程序执行，并使用诸如commit()或endtransaction之类的语句完成。如何回滚事务1回滚定义事务回滚是指将数据库恢复到事务开始之前的状态，撤销所有已完成的操作。2回滚机制数据库系统使用事务日志来记录事务执行的步骤，回滚时会根据日志反向执行操作。3回滚目的保证数据的一致性和完整性，防止错误操作导致的数据丢失。事务并发控制11.并发访问多个事务同时访问同一数据，可能导致数据不一致。22.确保一致性并发控制机制确保事务执行完后数据保持一致性。33.提高效率允许多个事务同时访问，提高数据库效率。44.锁机制通过锁定数据资源，防止冲突。死锁什么是死锁多个事务互相等待对方释放资源，导致所有事务都无法继续执行，称为死锁。死锁的危害导致系统性能下降，甚至完全停止运行，需要人工干预解决。死锁的产生条件互斥条件、占有并等待条件、不可剥夺条件、循环等待条件。死锁的检测和处理死锁检测数据库管理系统(DBMS)可以通过定期检查所有锁定的资源，查看是否存在循环依赖，从而检测到死锁。超时机制当一个事务等待锁定的资源超过预设的时间限制时，DBMS会自动将其回滚，释放资源，避免长时间的等待。死锁预防采取措施来避免死锁的发生，例如使用锁顺序协议或锁定级别控制。死锁恢复一旦检测到死锁，DBMS可以选择回滚一个或多个事务来释放资源，并允许其他事务继续执行。锁的类型11.共享锁允许多个事务同时读取数据，但不能修改数据。22.排他锁只允许一个事务访问数据，其他事务无法访问。33.意向锁用于表明一个事务意图获取共享锁或排他锁。44.行锁锁定数据表中的特定行，提高并发性能。共享锁和排他锁共享锁多个事务可以同时获取共享锁，但只能读取数据，不能修改数据。排他锁只能由一个事务获取，获得排他锁的事务可以读取和修改数据。意向锁意向锁简介意向锁是一种特殊的锁类型，用于在进行数据操作之前，先获取意向锁，表明即将对某个数据范围进行访问。意向锁可以帮助提高并发性能，减少死锁的发生。意向锁的类型意向锁分为意向共享锁（IS）和意向排他锁（IX）。IS表示即将获取共享锁，IX表示即将获取排他锁。行锁和表锁行锁行锁锁定数据库中的一行数据。在数据库操作时，只锁定要操作的行，其他行不受影响。行锁可以提高并发性能，但需要更复杂的锁管理机制。表锁表锁锁定整个数据库表，其他用户无法访问该表。表锁简单易行，但会降低并发性能，尤其在大量数据操作时。行锁和表锁的比较选择行锁或表锁需要权衡并发性能和管理复杂度。对于频繁更新操作，行锁可以提高并发效率；对于读取操作，表锁可以简化锁管理。死锁预防措施时间戳排序每个事务分配一个唯一的时间戳，事务请求资源时，需要检查时间戳是否满足顺序关系。避免时间戳较小的事务等待时间戳较大的事务，从而导致死锁。资源层次排序将系统中的资源按层次排序，事务请求资源时，必须按照层次顺序进行请求。例如，先请求磁盘空间，然后再请求内存。锁顺序协议事务请求资源时，必须按照预定的顺序进行加锁。例如，先请求表锁，然后再请求行锁。死锁检测和解除定期检测系统中是否存在死锁，并采取措施解除死锁，例如，回滚部分事务。乐观并发控制乐观并发控制乐观并发控制（OCC）是一种并发控制方法。它假设冲突很少发生，并只在提交事务时检查是否发生冲突。OCC通过读取数据后，在提交事务时才进行加锁，如果冲突，则进行回滚重试。这可以提高并发性能，但需要谨慎管理。悲观并发控制锁定资源悲观并发控制是一种对数据进行保护的机制，它假设多个事务可能同时访问相同的资源。提前锁定为了防止数据被意外修改，悲观并发控制会在事务开始时锁定所有可能需要访问的资源。阻止冲突当一个事务持有锁时，其他事务无法访问被锁定的资源，从而避免了并发冲突。性能影响由于锁定机制，悲观并发控制可能会降低系统的性能，因为它会增加等待锁的时间。资源超时控制设置超时时间为数据库操作设置超时时间限制，防止资源长时间被占用，影响其他事务的执行。自动释放资源当操作超时时，系统会自动释放被占用的资源，避免死锁或资源耗尽问题。错误处理如果操作超时，系统会发出相应的错误提示，方便用户进行排查和处理。事务日志记录事务操作事务日志记录了数据库中的所有事务操作，包括数据修改、插入、删除等。恢复数据在发生故障或错误时，事务日志可以用来恢复数据库到一致状态。保证一致性事务日志是保证数据一致性和完整性的重要机制之一。记录信息日志信息包括事务ID、操作类型、操作数据等。日志管理记录事务操作记录所有事务的操作，包括读、写、提交和回滚等操作。恢复数据如果数据库出现故障，可以通过日志文件还原数据到故障发生前的状态。性能分析通过分析日志文件，可以了解数据库的性能，发现瓶颈并优化数据库性能。恢复和备份1恢复还原数据库至一致状态2备份创建数据库副本3策略定期备份，保证数据安全恢复和备份是数据库管理的重要环节，两者相辅相成。备份可以用于恢复意外数据丢失，而恢复则是利用备份还原数据库，保证数据安全。物理备份数据库完整副本物理备份创建数据库完整副本，包括数据文件和日志文件。数据一致性物理备份确保数据一致性，还原时可恢复到备份时状态。恢复速度快物理备份恢复速度快，适合大规模数据恢复。备份空间占用大物理备份需要大量存储空间，备份过程可能耗时。逻辑备份逻辑备份逻辑备份只备份数据库中的数据，不备份数据库结构。它通常以文本文件或数据文件形式存储。逻辑备份逻辑备份通常用于备份重要的数据库数据，例如客户信息、财务数据等。它可以用于恢复数据库数据，但在恢复时需要重新创建数据库结构。增量备份只备份上次完整备份或增量备份之后修改的数据。备份时间短，恢复时间长。适合经常更新的数据库，可以节省备份时间。备份计划1评估数据量数据量大小决定备份时间和空间。2制定备份频率根据业务需求和数据重要性制定合理的备份频率。3选择备份策略全量备份、增量备份和差异备份等策略选择。4备份目标存储选择合适的备份存储设备，确保数据安全性和可恢复性。备份计划是数据库管理中至关重要的环节，制定合理的备份计划可以有效保障数据安全，避免数据丢失带来的巨大损失。基于日志的恢复1日志回放从最后一个检查点开始，回放所有已提交的事务日志记录。2重做对于已提交的事务，重做所有未完成的操作，将数据库状态恢复到事务提交时的状态。3撤销对于未提交的事务，撤销所有已完成的操作，将数据库状态恢复到事务开始时的状态。基于备份的恢复基于备份的恢复是指利用数据库备份文件进行恢复数据的一种方式。1备份文件数据库备份文件保存了数据库中的数据和结构。2恢复工具使用数据库管理系统提供的恢复