数据库原理及应用——封锁协议

1.什么是封锁

• 封锁就是事务T在对某个数据对象（例如表、记录等）操作之前，先向系统发出请求，对其加锁
• 加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释 放它的锁之前，其它的事务不能更新此数据对象
  
• 封锁就是事务T在对某个数据对象（例如表、记录等）操 作之前，先向系统发出请求，对其加锁
• 加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数据对象。
• 封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术

2.基本封锁类型

• 一个事务对某个数据对象加锁后究竟拥有什么样 的控制由封锁的类型决定。
• 基本封锁类型
  - 排它锁（Exclusive Locks，简记为X锁）
  - 共享锁（Share Locks，简记为S锁）

排它锁 || X锁

目录

• 若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取 和修改A，其它任何事务都不能再对A加任何类型 的锁，直到T释放A上的锁
• 保证其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和 修改A
• 排它锁又称为写锁

共享锁 || S锁

• 若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A 但不能修改A，其它事务只能再对A加S锁，而不 能加X锁，直到T释放A上的S锁
• 保证其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之 前不能对A做任何修改
• 共享锁又称为读锁

锁的相容矩阵

Y=Yes，相容的请求
N=No，不相容的请求

3.封锁协议

什么是封锁协议

1. 在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，需要约定一些规 则，这些规则为封锁协议（Locking Protocol）。

   		何时申请X锁或S锁 
   		持锁时间 
   		何时释放
   

2. 对封锁方式规定不同的规则，就形成了各种不同的封 锁协议，在不同的程度上保证并发操作的正确调度。

4.保持数据一致性的常用封锁协议

• 三级封锁协议

   		1.一级封锁协议
   		2.二级封锁协议
   		3.三级封锁协议
  

一级封锁协议

• 一级封锁协议
  1. 事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。
     - 正常结束（COMMIT)
     - 非正常结束（ROLLBACK）
• 一级封锁协议可防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。

使用封锁机制解决丢失修改问题
例：

在一级封锁协议中，如果仅仅是读数据不对其进行修改，是不需要加锁的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据

使用一级封锁协议不能解决的问题
1.不可重复读
2.读’脏‘数据

不可重复读

二级封锁协议

• 二级封锁协议

  1. 一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。

• 二级封锁协议可以防止丢失修改和读“脏”数据。

使用二级封锁协议解决丢失修改问题
例：

1. 事务T1在读A进行修改之前先对加X锁
2. 当T2再请求对A加X锁时被拒绝
3. T2只能等待T1释放A上的锁后T获得对A的X锁
4. 这时T2读到的A已经是T1更新过的值15
5. T2按此新的A值进行运算，并将结果值A=14送回到磁盘。避免了丢失T1的更新

使用封锁机制解决读“脏”数据问题


在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。

使用二级封锁协议不能解决的问题: 不可重复读

三级封锁协议

• 三级封锁协议

  1. 一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。

• 三级封锁协议可防止丢失修改、读脏数据和不可 重复读

使用封锁机制解决不可重复读问题


不可重复读

总结

封锁基本类型：排它锁（X锁、写锁）、共享锁（S锁、读锁）
封锁协议：一级、二级、三级封锁协议

一级封锁协议：加X锁，不能保证可重复读和不读“脏“数据

二级封锁协议：一级基础上加S锁，读完释放S锁，避免读脏数据，不能保证可重复读

三级封锁协议：一级基础上加S锁，事务结束释放S锁，可以防止丢失修改，读脏数据，重复读

• 三级协议的主要区别

   什么操作需要申请封锁以及何时释放锁（即持锁时间）
  

• 不同的封锁协议使事务达到的一致性级别不同

   封锁协议级别越高，一致性程度越高