数据库中的分布式锁定

数据库

数据库是一个系统，数据以不同的形式存储，并通过各种工具或软件进行访问。数据库是信息的一种有组织的排列，这些信息已经过整理，并经常以电子方式保存在计算机系统中。数据库管理系统（DBMS）通常负责管理数据库。术语“数据库系统”，经常缩写为“数据库”，指的是数据、DBMS 以及连接到它的应用程序的组合。

为了简化处理和数据查询，目前最流行的数据库类型通常将数据建模为一组表中的行和列。然后可以轻松地处理、更新、管理和结构化数据。对于数据的编写和查询，大多数数据库都使用结构化查询语言（SQL）。

SQL（结构化查询语言）

几乎所有的关系型数据库都使用 SQL（一种编程语言）来查询、管理和定义数据，以及提供访问控制。SQL ANSI 标准最早于 20 世纪 70 年代在 IBM 开发，Oracle 在其开发中扮演了重要角色。此后，SQL 启发了 IBM、Microsoft 和 Oracle 等公司进行大量扩展。尽管 SQL 持续受欢迎，但新的编程语言也开始出现。

数据库中的锁

在数据库管理系统中，为了维护并发性，我们使用锁系统来锁定同时被一个以上事务共享的项目。锁只是一个变量，它决定了数据项是否可以被读取/写入。可以有各种锁算法，如单阶段锁定算法或两阶段锁定算法等。

分布式数据库系统

当数据库分布在多个设备或系统上时，就称为分布式数据库系统。在分布式数据库系统中，我们有用于并发控制的锁概念。下面我们将讨论一些并发控制方法。

数据库中的分布式两阶段锁定算法

在两阶段锁定算法中，每个事务执行两个阶段。第一个阶段事务获取它所需的所有锁，第二个阶段它释放所有锁。在分布式两阶段锁定算法中，存在称为锁管理器（lock managers）的站点，用于管理锁。这些锁管理器接收来自事务的请求，为它们提供锁或释放锁。因此，它协调分布式网络中的不同节点或系统来管理锁并监控所有事务。在分布式系统中，通常会指定一个专用站点作为锁管理器。

根据锁管理器的数量，分布式两阶段锁定算法可以有三种类型，如下所述：

• 集中式两阶段锁定

在此类算法中，系统中的一个站点被指定为中央锁管理器，所有其他节点都从中央节点访问和释放锁。所以基本上，所有的锁管理都由中央锁管理器完成。

• 主副本两阶段锁定

在此算法中，有多个站点被指定为锁控制中心。每个锁控制中心都有一些预定义的锁集合需要管理，并且每个控制中心都了解其他锁控制中心管理的锁集合。因此，不同数据项的锁由不同的锁控制中心管理。

• 分布式锁定分阶段

在此类系统中，分布式系统中的每个站点都有一个锁管理器。每个锁管理器负责管理本地站点上存在的数据项的锁。因此，对于每个节点，锁的管理由其本地锁管理器完成。锁管理器的数量将等于站点的数量。

除了分布式系统中的锁定算法，我们还有其他并发控制方法，如下所述：

数据库中的分布式时间戳并发控制

在集中式系统中，我们有一个本地时钟来维护时间戳，但在分布式系统中，每个系统的时钟时间都不同。因此，对于时间戳，我们使用站点 ID 和它们的本地时钟时间。现在有一个事务管理器，它使用一个队列来按先来先服务的原则提供资源。对于每个翻译请求，它都分配到队列中，并按时间戳递增的顺序排列。

分布式乐观并发控制算法

在此算法中，首先对事务进行验证，然后提交。分布式乐观并发控制算法有两个规则或两个阶段，如下所述：

• 规则 1：在第一阶段，所有站点上的事务在其本地站点进行本地验证。如果事务无效，则中止，如果有效，则提交给全局验证。本地验证用于在执行该站点的串行化。
• 规则 2：当事务通过本地验证后，它会进入全局验证。在此验证方案中，如果两个相互冲突的事务在不同站点同时运行，那么它们将同步直到两个事务都提交执行。在此算法中，一个事务可以等待另一个事务以保持同步行为。此算法不是乐观的，因为事务经常需要等待才能提交。