第四章 分布式事务管理和恢复(2010).ppt

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1、第四章 分布式事务管理和恢复一、概述二、分布式事务的执行与恢复三、两阶段提交协议四、分布式数据库的完整性1、事务n事务：一系列由单个用户或应用程序提交的数据库操作，这些操作是一个不可分割的整体。n例如：基金从一个帐号到另一个帐号就是一个事务，这个事务的所有操作要么都执行 即从一个帐号取出一定数目的钱，同时向另一个帐号存入相同数目的钱的操作 要么都不执行 即两个帐号上的钱数保持不变对一个事务而言，绝对不能出现事务的一部分操作被执行，而另一部分操作没有执行的情况。事务概念n事务是访问或更新各种数据项的程序执行单元.n事务必须保证数据库的一致性n事务执行期间数据库可能不一致事务概念-续n 当事务提交

2、（commit）时数据库必须是一致的事务T开始事务T结束事务T的执行数据库一致数据库一致数据库可能临时不一致事务将数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。即事务执行前和执行后，数据库都处于一致性状态。但这种一致性在事务执行过程中将不被保证。事务概念-续n例如，在基金转帐事务的执行过程中，当一个帐号的基金已转出，而另一个帐号的基金未转入时，数据库就处于不一致的状态，如果正好这时系统发生故障，数据库的一致性将遭到破坏。事务概念-续n 两个问题:n故障 各种软硬件故障n并发执行 多个事物同时执行nDBMS的恢复管理模块的任务：保证在故障发生后将没有提交的事务回退，将数据库恢复到当前活跃事务发生

3、前的状态，从而使数据库处于一致性状态。事务性质ACID特性特性n原子性（Atomicity）：事务内的所有对数据库的操作必须全部完成或都不完成。即一个事务所有操作是不可分割的。n一致性（Consistency）：事务使数据库从一个一致状态转变为另一个一致状态。n隔离性（Isolation）：事务的执行相互独立（互不干扰）虽然可以有多个事务同时执行，但是单个事务的执行不应该感知其他事物的存在，因此事务执行的中间结果应该对其他并发事务隐藏 一对事务 Ti 和 Tj的执行,看起来好像是或者 Ti 在Ti 执行结束之后才开始执行，或者Tj,是在 Ti执行结束之后才开始执行n持久性（Durability

4、）：一个已经提交的事务所产生的结果将永久地记录在数据库中。n ACID特性决定了事务的一致性和可靠性。举例n从账号A向账号B转账$50:1.read(A)2.A:=A 50 3.write(A)4.read(B)5.B:=B+50 6.write(B)一致性要求一致性要求 事务执行后A 和 B账号的总金额不变原子性要求原子性要求 如果事务在第3步和第6步之间故障,系统应该保证事务对数据库的修改没有产生,否则将导致不一致性持久性要求持久性要求 一旦用户通知说事务已经完成（即$50 转账成功），那么由该事务对数据库的修改就必须保证是永久的，即使是发生故障也如此隔立性要求隔立性要求 如果在第 3步和

5、第6步之间,允许其他事务访问被修改的数据库的中间结果,那么它将见到一个不一致的数据库 n事务状态n活动活动 从事务开始执行的初始状态始，事务执行中保持该状态n部分提交部分提交 事务的最后一个语句执行后进入该状态.n失败失败 一旦发现事务不能正常执行时进入该状态一旦发现事务不能正常执行时进入该状态n夭折夭折 当事务被回滚后，数据库恢复到事务开始当事务被回滚后，数据库恢复到事务开始执行前的状态。执行前的状态。事务夭折后有两种选择n重启动 仅当没有内部逻辑错误时n杀死杀死n提交提交 当事务成功执行后.事务状态-续n应用程序在数据库环境中的执行可看成是一系列原子事务活动。事务1 事务2 事务3 t0

6、tn 时间 程序开始 程序结束 非数据库操作 应用程序执行事务管理模块：监视事务的执行和协调事务向数据库发出的服务请求调度器：保证事务之间不发生冲突（确保数据库的完整性和一致性)的前提下尽可能地扩大并行度。事务管理程序和调度器紧密相联，事务管理程序如何处理数据库服务请求依赖于数据库的调度器事务执行方式n多用户或并发应用程序所引发的事务可按以下两种方式执行：T31 T32 程序1 T21 T22 T23 程序2 T11 T12 T13 程序3 时间(1)头尾对接执行事务：一个时间段内只有一个事务是活跃的 T31 T32 程序1 T21 T22 T23 程序2 T11 T12 T13 程序3 时间

7、(2)并发执行事务：事务之间并发执行例：转帐事务T1：将￥100从帐号x转至帐号yBegin Transaction T1 read balancex balancex=balancex-100 if balancex0 then begin print insufficient funds abort T1 end write balancex read balancey balancey=balancey+100 write balancey commit T1操作原语：Begin Transaction 用户或应用程序显式或隐式给出事务开始的命令启动事务执行。End 或commit 表明

8、事务已经成功完成 Abort H或rollback 表明事务没有成功完成事务的非正常回退可能由事务本身引发，也可能由数据库系统引发，如系统故障等nread balancex:Select balancex from ACCOUNT where account-number=x;write balancex:update ACCOUNT set balancex=balancex 100 where account-number=x;2.分布式事务n在分布式数据库环境中，一个事务可能要访问分布存储在多个站点上的数据，该事务将被划分成多个子事务，每个子事务负责对一个数据存储站点进行访问。n全局事务

9、：一个要求访问多个站点上数据库中数据的请求，但不必关心存放数据的具体地点n全局事务 分布式事务：一个全局事务在执行时将被分解为若干个与相应站点有关的操作序列组成的分布式事务即“子事务”，一个事务可看成若干个不同站点上的子事务组成。n分布事务管理：协调在各站点子事务工作以达到全局任务的原子性。子事务不仅要与相应站点上并发执行的其他本地事务相互协调，还要与分布式系统中全局事务所产生的其他子事务相互协调。因此，分布式数据库给并发控制增加了难度。例：分布式转帐事务T1：帐号x存储在站点A，帐号y存储于站点B，全局事务T1位于站点A的子事务为T1A，位于站点B的子事务为T1B，T1是一个不可分割的全局事

10、务，T1A、T1B都是其执行站点中不可分割的事务。Begin Transaction T1 begin Transaction T1A read balancex balancex=balancex-100 if balancex 10000 AND Emp#0 And Account.Cust#=Customer.Cust#And Customer.Credit=poor Assert命令格式：Assert约束名On关系名：约束条件n另一种显式约束触发约束：由触发器产生某种动作 Define Trigger 触发约束名 On 关系名：触发条件 Action触发过程名（参数表）由完整性子系统检

11、测触发条件，若约定条件则调用触发过程例：库存管理系统中，有一个关系 Stock（part，QTY，level）当库存数量QTY低于订货标准level时，需触发一个订单程序 Define Trigger Order_Constraint On Stock：QTY LEVEL Action Order_Proc(part#);n显式和隐式的完整性约束在分布式数据的设计过程中定义，并在各个局部数据库系统的完整性子系统上统一实施。但在多数据库系统中，由于存在全局层和局部层对完整性约束的统一支持很难处理。n存在问题：局部完整性约束不一致 难以规定全局完整性约束 全局和局部完整性不一致n分布式数据库中数据更新1、多站点的数据更新原则：所有复制版本同时做同样的更新