From 63cc7da1a4237adbbd85fcfbad2f0b5bfbb9b2ee Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: CyC2018 <1029579233@qq.com> Date: Sun, 3 Jun 2018 15:05:07 +0800 Subject: [PATCH] auto commit --- notes/数据库系统原理.md | 196 ++++++------------ pics/7b48448f-cbe3-4287-9041-f56566b9d0b4.png | Bin 0 -> 18432 bytes 2 files changed, 63 insertions(+), 133 deletions(-) create mode 100644 pics/7b48448f-cbe3-4287-9041-f56566b9d0b4.png diff --git a/notes/数据库系统原理.md b/notes/数据库系统原理.md index 343c23d8..31adaef5 100644 --- a/notes/数据库系统原理.md +++ b/notes/数据库系统原理.md @@ -1,17 +1,23 @@ * [一、事务](#一事务) * [概念](#概念) - * [四大特性](#四大特性) + * [ACID](#acid) * [AUTOCOMMIT](#autocommit) * [二、并发一致性问题](#二并发一致性问题) - * [问题](#问题) - * [解决方法](#解决方法) + * [丢失修改](#丢失修改) + * [读脏数据](#读脏数据) + * [不可重复读](#不可重复读) + * [幻影读](#幻影读) * [三、封锁](#三封锁) * [封锁粒度](#封锁粒度) * [封锁类型](#封锁类型) * [封锁协议](#封锁协议) * [MySQL 隐式与显示锁定](#mysql-隐式与显示锁定) * [四、隔离级别](#四隔离级别) + * [未提交读（READ UNCOMMITTED）](#未提交读read-uncommitted) + * [提交读（READ COMMITTED）](#提交读read-committed) + * [可重复读（REPEATABLE READ）](#可重复读repeatable-read) + * [可串行化（SERIALIXABLE）](#可串行化serialixable) * [五、多版本并发控制](#五多版本并发控制) * [版本号](#版本号) * [Undo 日志](#undo-日志) @@ -25,17 +31,11 @@ * [函数依赖](#函数依赖) * [异常](#异常) * [范式](#范式) -* [八、数据库系统概述](#八数据库系统概述) - * [基本术语](#基本术语) - * [数据库的三层模式和两层映像](#数据库的三层模式和两层映像) -* [九、关系数据库建模](#九关系数据库建模) - * [ER 图](#er-图) -* [十、约束](#十约束) - * [1. 键码](#1-键码) - * [2. 单值约束](#2-单值约束) - * [3. 引用完整性约束](#3-引用完整性约束) - * [4. 域约束](#4-域约束) - * [5. 一般约束](#5-一般约束) +* [八、ER 图](#八er-图) + * [实体的三种联系](#实体的三种联系) + * [表示出现多次的关系](#表示出现多次的关系) + * [联系的多向性](#联系的多向性) + * [表示子类](#表示子类) * [参考资料](#参考资料) @@ -46,17 +46,21 @@

-事务指的是满足 ACID 特性的一系列操作。在数据库中，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。 +事务指的是满足 ACID 特性的一组操作，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。 -## 四大特性 +## ACID ### 1. 原子性（Atomicity） 事务被视为不可分割的最小单元，事务的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚。 +回滚可以用日志来实现，日志记录着事务所执行的修改操作，在回滚时方向执行这些修改操作即可。 + ### 2. 一致性（Consistency） -数据库在事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。 +数据库在事务执行前后都保持一致性状态。 + +在一致性状态下，所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。 ### 3. 隔离性（Isolation） @@ -64,7 +68,20 @@ ### 4. 持久性（Durability） -一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。可以通过数据库备份和恢复来保证持久性。 +一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。 + +可以通过数据库备份和恢复来实现，在系统发生奔溃时，使用备份的数据库进行数据恢复。 + +---- + +事务的 ACID 特性概念简单，但不是很好理解，主要是因为这几个特性不是一种平级关系： + +- 只有满足一致性，事务的执行结果才是正确的。 +- 在无并发的情况下，事务串行执行，隔离性一定能够满足。此时要只要能满足原子性，就一定能满足一致性。 +- 在并发的情况下，多个事务并发执行，事务不仅要满足原子性，还需要满足隔离性，才能满足一致性。 +- 事务满足持久化是为了能应对数据库奔溃的情况。 + +

## AUTOCOMMIT @@ -72,41 +89,35 @@ MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说，如果不显式使用`STAR # 二、并发一致性问题 -在并发环境下，一个事务如果受到另一个事务的影响，那么事务操作就无法满足一致性条件。 +在并发环境下，事务的隔离性很难保证，因此会出现很多并发一致性问题。 -## 问题 - -### 1. 丢失修改 +## 丢失修改 T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改，T1 先修改，T2 随后修改，T2 的修改覆盖了 T1 的修改。

-### 2. 读脏数据 +## 读脏数据 T1 修改一个数据，T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改，那么 T2 读取的数据是脏数据。

-### 3. 不可重复读 +## 不可重复读 T2 读取一个数据，T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据，此时读取的结果和第一次读取的结果不同。

-### 4. 幻影读 +## 幻影读 T1 读取某个范围的数据，T2 在这个范围内插入新的数据，T1 再次读取这个范围的数据，此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。

-## 解决方法 +---- -产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性，解决方法是通过并发控制来保证隔离性。 - -在没有并发的情况下，事务以串行的方式执行，互不干扰，因此可以保证隔离性。在并发的情况下，如果能通过并发控制，让事务的执行结果和某一个串行执行的结果相同，就认为事务的执行结果满足隔离性要求，也就是说是正确的。把这种事务执行方式称为 **可串行化调度** 。 - -**并发控制可以通过封锁来实现，但是封锁操作需要用户自己控制，相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别，让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题。** +产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性，解决方法是通过并发控制来保证隔离性。并发控制可以通过封锁来实现，但是封锁操作需要用户自己控制，相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别，让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题。 # 三、封锁 @@ -118,7 +129,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 应该尽量只锁定需要修改的那部分数据，而不是所有的资源。锁定的数据量越少，发生锁争用的可能就越小，系统的并发程度就越高。 -但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作，包括获取锁，检查锁是否已经解除、释放锁，都会增加系统开销。因此封锁粒度越小，系统开销就越大。 +但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。因此封锁粒度越小，系统开销就越大。 在选择封锁粒度时，需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。 @@ -176,7 +187,7 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁，直到 T 结束才释放锁。 -可以解决丢失修改问题，因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改，那么一个事务的修改就不会被覆盖。 +可以解决丢失修改问题，因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改，那么事务的修改就不会被覆盖。 | T1 | T1 | | :--: | :--: | @@ -237,9 +248,11 @@ MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。 ### 2. 两段锁协议 -加锁和解锁分为两个阶段进行。事务 T 对数据 A 进行读或者写操作之前，必须先获得对 A 的封锁，并且在释放一个封锁之后，T 不能再获得任何的其它锁。 +加锁和解锁分为两个阶段进行。 -事务遵循两段锁协议是保证并发操作可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议，它是可串行化调度。 +可串行化调度是指，通过并发控制，使得并发执行的事务结果与某个串行执行的事务结果相同。 + +事务遵循两段锁协议是保证可串行化调度的充分条件。例如以下操作满足两段锁协议，它是可串行化调度。 ```html lock-x(A)...lock-s(B)...lock-s(C)...unlock(A)...unlock(C)...unlock(B) @@ -264,23 +277,23 @@ SELECT ... FOR UPDATE; # 四、隔离级别 - **1. 未提交读（READ UNCOMMITTED）**
+## 未提交读（READ UNCOMMITTED） 事务中的修改，即使没有提交，对其它事务也是可见的。 - **2. 提交读（READ COMMITTED）**
+## 提交读（READ COMMITTED） 一个事务只能读取已经提交的事务所做的修改。换句话说，一个事务所做的修改在提交之前对其它事务是不可见的。 - **3. 可重复读（REPEATABLE READ）**
+## 可重复读（REPEATABLE READ） 保证在同一个事务中多次读取同样数据的结果是一样的。 - **4. 可串行化（SERIALIXABLE）**
+## 可串行化（SERIALIXABLE） 强制事务串行执行。 - **四个隔离级别的对比**
+---- | 隔离级别 | 脏读 | 不可重复读 | 幻影读 | | :---: | :---: | :---:| :---: | @@ -311,7 +324,7 @@ InnoDB 的 MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回 ## 实现过程 -以下过程针对可重复读（REPEATABLE READ）隔离级别。 +以下实现过程针对可重复读隔离级别。 ### 1. SELECT @@ -407,7 +420,9 @@ SELECT c FROM t WHERE c BETWEEN 10 and 20 FOR UPDATE; 如果 {A1，A2，... ，An} 是关系的一个或多个属性的集合，该集合函数决定了关系的其它所有属性并且是最小的，那么该集合就称为键码。 -对于 W->A，如果能找到 W 的真子集 W'，使得 W'-> A，那么 W->A 就是部分函数依赖，否则就是完全函数依赖； +对于 A->B，如果能找到 A 的真子集 A'，使得 A'-> B，那么 A->B 就是部分函数依赖，否则就是完全函数依赖； + +对于 A->B，B->C，则 A->C 是一个传递依赖。 ## 异常 @@ -511,87 +526,25 @@ Sname, Sdept 和 Mname 都部分依赖于键码，当一个学生选修了多门 | 学院-1 | 院长-1 | | 学院-2 | 院长-2 | -### 4. BC 范式（BCNF） - -所有属性不传递依赖于键码。 - -关系 STC(Sname, Tname, Cname, Grade) 的四个属性分别为学生姓名、教师姓名、课程名和成绩，它的键码为 (Sname, Cname, Tname)，有以下函数依赖： - -- Sname, Cname -> Tname -- Sname, Cname -> Grade -- Sname, Tname -> Cname -- Sname, Tname -> Grade -- Tname -> Cname - -存在着以下函数传递依赖： - -- Sname -> Tname -> Cname - -可以分解成 SC(Sname, Cname, Grade) 和 ST(Sname, Tname)，对于 ST，属性之间是多对多关系，无函数依赖。 - -# 八、数据库系统概述 - -## 基本术语 - -### 1. 数据模型 - -由数据结构、数据操作和完整性三个要素组成。 - -### 2. 数据库系统 - -数据库系统包含所有与数据库相关的内容，包括数据库、数据库管理系统、应用程序以及数据库管理员和用户，还包括相关的硬件和软件。 - -## 数据库的三层模式和两层映像 - -- 外模式：局部逻辑结构 -- 模式：全局逻辑结构 -- 内模式：物理结构 - -

- -### 1. 外模式 - -又称用户模式，是用户和数据库系统的接口，特定的用户只能访问数据库系统提供给他的外模式中的数据。例如不同的用户创建了不同数据库，那么一个用户只能访问他有权限访问的数据库。 - -一个数据库可以有多个外模式，一个用户只能有一个外模式，但是一个外模式可以给多个用户使用。 - -### 2. 模式 - -可以分为概念模式和逻辑模式，概念模式可以用概念-关系来描述；逻辑模式使用特定的数据模式（比如关系模型）来描述数据的逻辑结构，这种逻辑结构包括数据的组成、数据项的名称、类型、取值范围。不仅如此，逻辑模式还要描述数据之间的关系、数据的完整性与安全性要求。 - -### 3. 内模式 - -又称为存储模式，描述记录的存储方式，例如索引的组织方式、数据是否压缩以及是否加密等等。 - -### 4. 外模式/模式映像 - -把外模式的局部逻辑结构和模式的全局逻辑结构联系起来。该映像可以保证数据和应用程序的逻辑独立性。 - -### 5. 模式/内模式映像 - -把模式的全局逻辑结构和内模式的物理结构联系起来，该映像可以保证数据和应用程序的物理独立性。 - -# 九、关系数据库建模 - -## ER 图 +# 八、ER 图 Entity-Relationship，有三个组成部分：实体、属性、联系。 -### 1. 实体的三种联系 +## 实体的三种联系 -联系包含一对一，一对多，多对多三种。 +包含一对一，一对多，多对多三种。 如果 A 到 B 是一对多关系，那么画个带箭头的线段指向 B；如果是一对一，画两个带箭头的线段；如果是多对多，画两个不带箭头的线段。下图的 Course 和 Student 是一对多的关系。

-### 2. 表示出现多次的关系 +## 表示出现多次的关系 一个实体在联系出现几次，就要用几条线连接。下图表示一个课程的先修关系，先修关系出现两个 Course 实体，第一个是先修课程，后一个是后修课程，因此需要用两条线来表示这种关系。

-### 3. 联系的多向性 +## 联系的多向性 虽然老师可以开设多门课，并且可以教授多名学生，但是对于特定的学生和课程，只有一个老师教授，这就构成了一个三元联系。 @@ -601,35 +554,12 @@ Entity-Relationship，有三个组成部分：实体、属性、联系。

-### 4. 表示子类 +## 表示子类 用一个三角形和两条线来连接类和子类，与子类有关的属性和联系都连到子类上，而与父类和子类都有关的连到父类上。

-# 十、约束 - -## 1. 键码 - -用于唯一表示一个实体。 - -键码可以由多个属性构成，每个构成键码的属性称为码。 - -## 2. 单值约束 - -某个属性的值是唯一的。 - -## 3. 引用完整性约束 - -一个实体的属性引用的值在另一个实体的某个属性中存在。 - -## 4. 域约束 - -某个属性的值在特定范围之内。 - -## 5. 一般约束 - -比如大小约束，数量约束。 # 参考资料 diff --git a/pics/7b48448f-cbe3-4287-9041-f56566b9d0b4.png b/pics/7b48448f-cbe3-4287-9041-f56566b9d0b4.png new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..6d98192441b71572c57ff3dd58f554516d7ab0b7 GIT binary patch literal 18432 zcmeIaby$>L`!0-+prRrwrKBJs!hq7PC>_!utniT(VUZe}PrdL%s}tz%~+=6~@9U4!Uvr76<%{YbBv>i-mQo3G?q# zD>O?V3+rW$q=>Ncd!6-o|C-^U_=A~eSr66T&Og@qJJp6Ysgd0i@#rQAN)hoO<--IY z&Ye%!ud!Y8xc&mC+4_ny_T!Yl-{1(}md<`IYNvsX-H+JhUWhCREp_M-I?!L-fhBA< z@s3M6j7(6U*s7L{96!4RdVw{6WgZWFJP>~Xx{rm$`xopo_-MP+Mg~5f2R=t)ertn` z#=KVW!(eXk@qzp!0(0&Bwg0y-g@3+5!h)UoD*pN{3O+)Yt%j=&5fDue`_&N~=|~nl z@PFbw?HVqv3g?53?_0A?4ap8h1PVw#vC}cZ$iNSEzrD=gHR0VcD$VV=45}pAyiK2{_g5%FVnk#ujgkc zKAXk1i#=O{m{BJU^^1g4xgAoERa)!y)i^>6&D9I4S8|e+GG7VzCJ1_7x_kw@$p;_5 zC4h`XCYB3gu1@yM&85=(``;gD`83of5BCi~N9D$798n$NOUB@qSfpaj9h0ce$fm_1 zS`DFM)0sL~t4RwuPSCUS_m5sDx}U?g7N1>Iz2bG+HLlFxf2!XWY?WAdkdu>hJxG)W z7t{UQk6$5&eBXdu&XyWW`YM`@=c$)^a3kNR>XfKzmi3P6x(mAC*Q%k<3hU30x5k#1 zFc02KPnlmIE7n6sR1|2}T(Mo~!WBAMV=uJh6dih~vN>L5yGYt(~8+?@@kL8 zkQEk_#CA)4$uYF{n@GVZZm5pceA}JEH=N?TNWLq$Y0l<+sub*?^>gjET12+^Vx!lM zT;H#3F!a2kg-I^N)HjyHM6p~?*~iBy(Ut2lru)y==QWTVMH@@~skyicku2ICd#j_) zIFE1i7cbwN)>AE14ae-+BrY2!=t>puyKkRO@7gWKJ6^eZi+oE;DI!I0sJOaS$Yx%` zDfKUKyZm`Yq+PDvk8i%khsK|8$?Bm9(wU9gL+FORN&543uIz)mec-TRgn|X~#VZpm zsRnO6GK5W-&k|Qo#~W0Clr?x9R(e}JBHOE5M7+P!M2N9NNj2}aLcUCABx{h=4e+&m zyjFYcl~H>-qw~`vo%;=o z;d`B|^|Vh%&(^g3HfUJ*;q|fQ$BjBh%s$~Rhg=Rc~IL&gvrvEI@gmHw$xcpmjNY7b;NsXEu^sLm8UM( zK!b1kI>?a%Z8HBZS?*~4mD%Mq;ahN6_+R6~F2h)zjmef-7E+tC7 z*6AwtR@*)_##6tk#f}2@GbcA!@E#*7#WY%8)irhaVGv*YAss>mLA80}(VUtB~Uotbr zuyinRigv_1BJYp3nibX(58nm1A^a-SF*)BJs;7Q5z3H|{6hmV$+vsKOI^}+GrT_tZ z{`sBuG(?pk^NiCfq_B^WG3RnF{xBwL6GqB(XfF1|>#6r|-4jY?RGjiXss?UOmg6nLgV?V4?zTiz}dCg&C>OMKI4Q=IOf-_>Zvfr)T-MP@9Gs4Sy 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