文章目录

数据库系统概论
- 1. 简述两段锁协议的内容
- 2. 并发调度的正确行的标准是什么，如何保证并发调度的正确性
- 3. 请简述事务的概念和4个特性。以及恢复技术能保证事务的那些特性？
- 4. 数据库中为什么要并发控制，并发控制可以保证事务的那些特性？
- 5. 并发操作会带来哪几类数据不一致，用什么方法能避免各种不一致的情况？
- 6. 什么是活锁和死锁，及各自的产生原因和解决方法？
- 8. 什么是冲突，和冲突可串行化调度？
- 9. 冲突可串行化调度是可串行调度的充分条件，但不是必要条件
- 10. 两段锁协议与一次封锁法的异同：
- 11. 什么是意向锁，引进意向锁的目的是什么？
- 12. 具有意向锁的多颗粒封锁方法
- 13.封锁协议：指在运用X锁，S锁，对数据对象加锁时，需要约定一些规则。
- 14. 事务时恢复和并发控制的基本单位，并发控制机制的基本任务是;
- 15. 登记日志文件必须遵循的两条原则
- 16. 范式
- 17. 数据库设计步骤
- 18.数据字典
- 19.进程和线程的区别

数据库系统概论

1. 简述两段锁协议的内容

两段锁协议是指所有事务必须分为两个阶段对数据项加锁和解锁：

第一阶段是获得封锁，也称扩展阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但不能释放任何锁。

第二阶段是释放封锁，也称收缩阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但不能再申请任何锁。

2. 并发调度的正确行的标准是什么，如何保证并发调度的正确性

可串行性是并发事务正确调度的准则，也就是它的执行结果与串行调度结果一致的可串行化调度。

普遍采用的是两端锁协议的方法实现并发调度的可串行性，从而保证调度的正确性。

3. 请简述事务的概念和4个特性。以及恢复技术能保证事务的那些特性？

事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。

原子性：事务的步骤集合必须作为一个单一的、不可分割的单元出现。

一致性：事务执行时保持事务的一致性

隔离性：事务执行不能被其他事务干扰

持续性：事务一旦提交对数据库数据改变应该永久性

故障恢复技术可以保证事务的原子性和持续性。

并发控制可以保证事务的一致性和隔离性

4. 数据库中为什么要并发控制，并发控制可以保证事务的那些特性？

数据库共享资源的，通常有多个事务同时运行。如果不对并发操作加以控制就可能会存取和存储不正确的数据，而破坏数据库的一致性。

并发控制可以保证事务的一致性和隔离性。

5. 并发操作会带来哪几类数据不一致，用什么方法能避免各种不一致的情况？

分为三类：丢失修改，不可重复读，读“脏”数据。

避免数据不一致的方法就是并发控制，常用的并发控制技术有封锁方法，时间戳方法，多版本并发控制方法。

6. 什么是活锁和死锁，及各自的产生原因和解决方法？

活锁：事务长时间处于等待（可能永远等待）

活锁产生原因：当一系列封锁不能按照先后顺序执行时，就可能导致一些事务无限期等待某个封锁，从而导致活锁。

避免活锁的方法一般是采用先来先服务的策略。

死锁：事务T1在等待事务T2，T2又在等待T1，两个事务永远不能结束，从而形成死锁。

死锁产生的原因：两个或多个事务都已经封锁了一些数据对象，又请求对已经为其他事务封锁的数据对象加锁，从而出现死等待。

解决方法：死锁的预防死锁的诊断和解除

死锁的预防：一次封锁法，顺序封锁法

一次封锁法：每个事务必须一次性将所有要使用的数据全部加锁，否则就不执行

缺点：降低系统并发度，难以事先精确确定封锁对象

顺序封锁法：预先对数据对象规定一个封锁顺序

缺点：维护成本高，难以实现

诊断和解除的方法：超时法等待图法

等待图法：事务等待图是一个有向图G(T,U),其中T为结点集合，每个结点代表正在运行的事务，u为边集合，每条边代表事务的等待情况。

  并发控制子系统周期性，生成事务等待图，检测事务，若是发现图中存在回路，便是出现死锁。

  解除死锁的方法：选择一个处理死锁代价最小的事务，撤销事务，释放此事务所持有的锁，使其他事务运行下去。

遵守两段锁协议的调度是正确调度的充分条件，但不是必要条件
可串行化的调度就是正确的调度，可串行性是并发事务正确调度的准则

8. 什么是冲突，和冲突可串行化调度？

冲突：是指不同事务对同一数据的读写操作和写写操作。

  除读写操作和写写操作外，其他操作是冲突的操作

  不同事务的冲突操作和同一事务的两个操作（读写）是不能交换的

一个调度sc在保证冲突操作的次序不变的情况下，通过交换两个事务不冲突操作的次序，得到另一个调度sc’,
如果是sc’是串行的，则称其调度sc为冲突可串行化的调度。

9. 冲突可串行化调度是可串行调度的充分条件，但不是必要条件

若并发事务都遵守两段锁协议，则对这些事务的任何并发调度策略都是可串行化的

事务遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件，但不是必要条件。

10. 两段锁协议与一次封锁法的异同：

  一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不执行，因此一次封锁法遵守两段锁协议。

  两段锁协议并不要求事务必须一次性将所有要使用数据全部加锁，因此遵守两段锁协议也可能发生死锁。

11. 什么是意向锁，引进意向锁的目的是什么？

意向锁的含义：如果一个结点加意向锁，则说明该节点的下层结点正在被加锁。对任一个结点加基本锁，必须先对它的上级加意向锁。

引进意向锁的目的：提高对某个数据加锁时系统的检查效率。

原因：在多粒度封锁方法中，一个数据对象可能以两种方式加锁，显式封锁，与隐式封锁。因此在系统在对某一数据对象加锁时，不仅要检查该对象上有无（显式和隐式）封锁与之相冲突，还要检查其所有上级结点和所有下级结点，看申请的封锁是否与这些结点上的封锁发生冲突。显然这样检查方法效率是很低的，为此而引进了意向锁。

12. 具有意向锁的多颗粒封锁方法

任何事务T要对一个数据对象加锁，申请封锁时按自上而下的次序进行，释放封锁时按自下而上的次序进行。

具有意向锁的多颗粒封锁方法，提高了系统的并发度，减少了加锁与解锁的开销。

13.封锁协议：指在运用X锁，S锁，对数据对象加锁时，需要约定一些规则。

  一级封锁协议：指事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。

功能：可防止丢失修改，并保证事务T恢复

  二级封锁协议：指在一级封锁协议的基础上，增加事务T在读取数据R之前，必须加上S锁，读取完成后即可释放S锁。

功能：不仅防止了丢失修改，还防止了读“脏”数据。（由于读完后，即可释放S锁，所以不能保证可重复读。

  三级封锁协议：在一级封锁协议的基础上加上对事务在读取数据R之前，必须加上S锁，直到事务结束才可释放S锁。

功能：可防止丢失修改，读“脏”数据，不可重复读。

14. 事务时恢复和并发控制的基本单位，并发控制机制的基本任务是;

```
  对并发操作进行正确调度
```
```
  保证事务的隔离性
```

  保证事务的一致性（即数据库的一致性）

15. 登记日志文件必须遵循的两条原则

登记的次序必须严格按并发事务执行的时间次序

必须先登记日志文件，后写数据库（因为一旦断电后，若是先写数据库，则在恢复时可能会发生错误）

16. 范式

1NF：每个分量都是不可分的数据项，

2NF：每个非主属性都要完全函数依赖于任何一个候选码（在1NF基础上）

3NF：若F中不存在传递函数依赖，则是第三范式（在1NF基础上）

BCNF：在3NF下，Y依赖与X，其中，X中必须包含码（而且每一个依赖都要满足）

4NF：对于每一个非平凡的多值依赖（Y多值依赖于X）其中X都含有候选码。

优化范式：通过模式分解可以实现，能够消除数据冗余，插入异常，更新异常，删除异常。

17. 数据库设计步骤

  需求分析阶段（数据字典，全系统中数据项，数据结构，数据流，数据存储的描述）

```
  概念结构设计阶段（E-R图）
```

  逻辑结构设计阶段（E-R图变换成关系表）

  物理结构设计阶段（存储安排，存取方法选择，存取路径建立，创建索引）

  数据库实施阶段（创建数据库模式，装入数据，试运行）

```
  数据库运行与维护
```

18.数据字典

（作用）: 它是下一步概念结构设计的基础，是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改，充实，完善的。它是关于数据库中数据的描述，而不是数据本身。

（内容）: 通常包括数据项，数据结构，数据流，数据存储和处理过程这5个部分组成）

19.进程和线程的区别

1.根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是CPU处理器任务调度和执行的基本单位。

2.开销区别：每个进程独有独立的代码和数据空间，进程之间切换开销大；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，线程之间切换开销小（这也是引进线程的一个原因）。

3.所处环境：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行）

4.内存分配：系统为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除CPU外系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源）,线程组之间只能共享资源。

5.包含关系：线程是进程的一部分，所以线程也称为轻量级进程。一个进程可以有多个线程，且至少还有一个线程。

6．进程是程序的一次执行过程，是一个动态概念，是程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位，每一个进程都有自己的地址空间，至少有5种基本状态；而线程是CPU处理器调度和分配的基本单位。