CMU-15-445笔记(十四)

Transactions

事务包含了一系列的operations，并且不允许部分执行，要么全部执行，要么不执行。想要实现事务一个比较好的方式是用并发来实现，这样每个事务可以独立执行。

Formal Definitions

Database: 是由一系列数据组成
Transaction: 一系列读写操作

Transaction in Sql

事务由 BEGIN开始，然后终止于COMMIT 或者ABORT，如果是commit，那么事务的操作就保存下来了，如果是abort，那么事务的操作会全部回滚。

ACID

Atomicity

原子性就是事务要么全部执行，要么全都不执行。

实现方式

• Loggin
  • DBMS记录所有的actions，以便回滚的时候再回复数据
  • DBMS会将undo records保存在内存和磁盘中。
  • loggin需要在data写入disk之前写入disk
• shadow paging
  • 执行事务的时候，复制事务会修改的page，所有修改都在副本上执行，当事务执行完成的时候将page指针指向副本即可。
    shadow paging由于会产生磁盘碎片，而由于logging是批量的写入磁盘，所以是顺序写入，所以速度会比shadow paging快

Consistency

有两种一致性，数据库一致性和事务一致性。

Database Consistency

通过完整性约束来保证数据库一致性。

Transaction Consistency

如果数据库在执行事务前是一致性正确的，那么执行事务之后也应当是一致性正确的。

Isolation

隔离性（isolation）指的是不同事务在提交的时候，最终呈现出来的效果是串行的

实现

实现是由concurrency control protocol来实现的，它指挥DBMS来决定执行不同操作的顺序。有两种协议

• Pressimistic（悲观协议）
  • 在执行事务前获取lock，来保证问题不会发生
• Optimistic（乐观协议）
  • 会假设问题很少发生，所以不会获取lock，当事务提交前会检查是否有问题发生。

例子

假设现在有A，B两个账户，每个账户都有1000元，现在有两个事务

BEGIN
A = A - 100
B = B + 100
COMMIT

BEGIN
A = A * 1.06
B = B * 1.06
COMMIT

DBMS不用保证T1和T2的执行顺序，但是不论哪种顺序，最后结果A+B的和应该为2120

当一个事务需要执行IO操作的时候，可以等待它的同时执行另一个事务。

但是如果是另一种情况

就会导致最后数据和期望数据不同

如何保证正确性

Serial Schedule: 不同 transactions 之间没有重叠
Equivalent Schedules: 对于任意数据库起始状态，若两个 schedules 分别执行所到达的数据库最终状态相同，则称这两个 schedules 等价
Serializable Schedule: 如果一个 schedule 与 transactions 之间的某种 serial execution 的效果一致，则称该 schedule 为 serializable schedule

Conflicting

当两个operations满足三个条件的时候，是conflicting operations:

• 来自不同的 transactions
• 对同一个对象操作
• 两个 operations 至少有一个是 write 操作

主要有三种类型：

• Read-Write Conflicts
• Write-Read Conflicts
• Write-Write Conflicts

Read-Write Conflicts

会导致不可重复读的问题

Write-Read Conflicts

会导致脏读

Write-Write Conflicts

会覆盖掉未提交的数据

Conflict Equivalent

Two schedules are said to be conflict equivalent when one can be transformed to another by swapping non-conflicting operations.

Conflict Serializable Schedules

A schedule is called conflict serializable if it can be transformed into a serial schedule by swapping non-conflicting operations.

客观评价，这块视频讲的不太清楚，可以去看geeksforgeesk的讲解
判断是否是Conflict Serializable，可以通过交换non-conflicting operations的执行顺序后，看是否和Serial Schedule结果相同





这可以说明是Conflict Serializablilty的

这个就不是

Dependency Graphs

一种更方便的方式是构建依赖图，如果图没有环路，那么说明是conflict serializable的。
图的边的意思是在事务Ti和事务Tj中，操作Oi（来自Ti）与Oj（来自Tj）冲突，并且Oi比Oj出现的早，那么就建立一条Ti到Tj的边

如果有环路，就说明不是conflict serializable

没有环路就是conflict serializable

View Serilizability

View Serilizability是一种更弱的Serilizability，它不保证conflict serializable，但是保证最后结果是和serializable一致的。

Serializability

Conflict Serialization是基本所有数据库都支持的，但是View Serilizability现在不常见

这是Schedules的总览图

Durability

所有的事务提交后的信息都应该是持久的，DBMS可以使用logging或者shadow page来确保这一点。