多個用戶 並發 存取DB時 ===》 會有產生多個事務同時存取同一數據的情況。
並發操作不加控制就會存取不正確的數據 ===》 破壞事務的一致性和DB的一致性。
因此DBMS提供並發控制保證DB中的數據安全性和完整性。
並發控制概述
事務是並發控制的單位，而保證事務的ACID特性是事務處理的重要任務。
事務的ACID特性遭到破壞的原因之一： 多個事務對DB並發操作造成的。
為了保證事務的一致性和隔離性，DBMS對並發操作進行正確的調度。
[案例： 飛機訂票系統的一個活動序列]
① 甲售票點（事務T1)讀出某航班的機票余額A， 設A=16； ② 乙售票點（事務T2)讀出同一航班的機票余額A, 也為16； ③ 甲售票點賣出一張票，修改余額 A <== (A - 1)，A為15，將A寫回DB； // T1事務修改被丟失 ④ 乙售票點賣出一張票，修改余額 A <== (A - 1), A為15，將A寫回DB; // T2事務修改A隨后覆蓋T1事務的修改 結果明明賣出兩張機票，DB中機票余額只減少1.
這種情況稱之為DB的不一致性，這種不一致性是【並發操作】引起的。
並發操作帶來的數據不一致性（unconsistency) ==> 丟失修改、不可重復讀和讀“臟”數據
導致數據不一致性的原因主要是： 【並發操作破壞事務的隔離性（isolation)】
並發控制機制即用正確的方式調度並發操作，使一個用戶事務的執行不受其他事務的干擾，從而避免數據的不一致性。
並發控制的主要技術
1. 🔒封鎖(locking) 2. ⏰時間戳(timestamp) 3. 🪂樂觀控制法(optimistic schedular) 4. 🚉多版本並發控制(multi-version concurrency control, MVCC)
封鎖（locking)
封鎖即事務T在對某個數據對象eg: 表、記錄等操作之前，先向系統發出請求，對其加鎖。加鎖后事務T就對該數據對象具有一定的控制，在事務T釋放它的鎖之前，其他事務不能更新此數據對象
封鎖協議(locking protocol)
1. 一級封鎖協議 - 事務T在修改數據R之前必須先對其加X鎖，直到【事務結束才釋放】。 事務結束 =》 正常結束（COMMIT）和非正常結束（ROLLBACK）
2. 二級封鎖協議 - 在一級協議基礎上增加事務T在讀取數據R之前必須先對其加S鎖，【讀完后即釋放S鎖】
3. 三級封鎖協議 - 在一級協議基礎上增加事務T在讀取數據R之前必須先對其加S鎖，【直到事務結束才釋放】
活鎖（livelock）- 指的是任務或者執行者沒有被阻塞，由於某些條件沒有滿足，導致一直重復嘗試—失敗—嘗試—失敗的過程
[案例]
事務T1封鎖數據R
- 此時事務T2請求封鎖數據R，T2等待
- 此時事務T3請求封鎖數據R，T3等待
事務T1釋放數據R上的鎖
- 系統首先批准T3的請求
- 此時事務T3封鎖數據R
- T2等待
- T4請求封鎖數據R，T4等待
事務T3釋放數據R上的鎖
- 系統首先批准T4的請求
- 此時事務T4封鎖數據R
- T2等待
=》 依次類推， T2有可能永遠等待下去。
★ 避免活鎖 =》 【先來先服務】 當多個事務請求封鎖同一數據對象時，封鎖子系統按請求封鎖的先后次序對事務排隊，數據對象上的鎖🔒一旦釋放就批准申請隊列中第一個事務獲得鎖。
死鎖（deadlock）- 兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由於競爭資源或者由於彼此通信而造成的一種阻塞的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。
- 事務T1封鎖數據R1， 事務T2封鎖數據R2
- 事務T1又請求封鎖數據R2，事務T2又請求封鎖數據R1
- 事務T1等待T2釋放R2上的鎖， 事務T2又申請封鎖R1，因為T1已經封鎖R1則T2只能等待T1釋放R1上的鎖
>>> T1在等待T2， T2又在等待T1的局面，T1、T2兩個事務永遠不能結束，最終形成死鎖。
解決死鎖的方法
1. 一次封鎖法 - 要求每個事務必須一次將所有要使用的數據全部加鎖，否則就不繼續執行。 缺點：降低DBS中並發度
2. 順序封鎖法 - 要求每個事務順序執行
多版本並發控制（Multi Version Concurrency Control, MVCC) - 在DB中通過維護數據對象的多個版本信息來實現【高效並發控制】
【版本】指DB中數據對象的一個快照，記錄了數據對象某個時刻的狀態。
計算機存儲設備成本降低 =》 為DBS中的數據庫對象保留多個版本。
[案例]
- 一個數據對象A有兩個事務， T1是寫事務， T2是讀事務
- 假定先啟動T1后啟動T2， T2事務必須等待事務T1執行結束釋放A上的封鎖后才獲得對A的封鎖。（T1和T2實串行執行）
多版本並發控制利用【物理存儲】上的【多版本】來維護數據的一致性。
多版本並發控制和封鎖控制相比最大的好處在於： 消除DB中數據對象 讀 和 寫操作的沖突，有效提高系統的性能。
總結
- DB的重要特征： 【為多個用戶提供數據共享】
- DBMS提供【並發控制機制】來協調【並發用戶】的【並發操作】以保證【並發事務】的【隔離性】和【一致性】從而保證DB的一致性。
- DB的並發控制以【事務】為單位，通常使用【封鎖技術】實現並發控制。