在关系数据库中,并发控制是指对数据库系统上并发执行的操作进行管理和协调,以维护数据的一致性、完整性并防止数据异常。当多个用户和应用程序需要访问相同的数据库资源时,这是数据库系统高效运行的一个基本方面。并发控制机制保证事务的执行遵循ACID(原子性、一致性、隔离性和持久性)属性,为数据库操作提供稳定一致的环境。
并发控制的首要挑战是在数据库系统的性能和数据的正确性之间取得平衡。在缺乏有效的并发控制的情况下,可能会因更新丢失、脏读、不可重复读和幻读等问题而出现冲突,从而损害数据的完整性并导致错误的结果。这些问题统称为并发异常,当两个或多个事务同时执行而没有对其对共享数据的访问进行适当管理时,就会发生这些问题。
人们开发了各种并发控制技术来应对这些挑战,其中最突出的一些是:
- 锁定:锁定是一种广泛使用的管理数据库资源并发访问的方法。在此方法中,对数据项放置锁,限制其他事务对这些项的访问,直到锁被释放。锁定可以通过多种方式实现,从元组锁到表锁,甚至更复杂的多粒度锁定协议。两阶段锁定(2PL)协议是一种常用的技术,它提供冲突可串行性,确保数据库的一致性。
- 基于时间戳的协议:这些协议为每个事务分配唯一的时间戳,并使用它们来排序事务操作。根据时间戳,协议确定是否应允许事务继续进行,或者是否应中止并重新启动事务。使用基于时间戳的协议的主要优点是它们不需要锁定,从而减少了通常与基于锁的方案相关的争用和死锁。
- 乐观并发控制:乐观并发控制(OCC)方法允许事务在不获取锁的情况下继续进行,假设冲突很少。相反,系统会在提交阶段检查冲突,如果检测到冲突,则通过中止并重新启动冲突事务之一来解决冲突。通过避免使用锁,OCC 可以帮助提高系统性能,特别是在冲突不频繁的情况下。
- 多版本并发控制:多版本并发控制(MVCC)技术维护数据项的多个版本,并允许事务读取和写入同一数据的不同版本。这种方法通过确保事务不会干扰彼此的工作来避免冲突。 MVCC 特别适合高度并发的环境,它可以帮助最大限度地减少锁定需求或产生更有效的锁定管理策略。
为给定的数据库系统选择适当的并发控制机制取决于多种因素,例如应用程序的性质、预期的工作负载和所需的性能特征。正确的方法应该平衡数据一致性和正确性的要求与在并发工作负载下保持高系统性能和响应能力的需要。
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综上所述,并发控制是关系数据库系统的一个关键任务,旨在通过管理对共享数据库资源的并发访问来防止数据异常并确保数据的一致性和正确性。采用正确的并发控制方法对于构建可扩展的高性能应用程序至关重要, AppMaster no-code平台为开发人员提供了为其数据库系统设计、实施和维护有效的并发控制机制所需的工具和基础设施。