DBMS 中时间戳和死锁预防方案简介

DBMS 中的死锁

数据库中的死锁是指某个事务T正在等待另一个事务，而另一个事务由于某个其他事务而被锁定。因此，这是数据库中的一个严重问题，所有事务互相等待，没有事务能够完成。有很多算法和方案用于避免、忽略和预防死锁。由于死锁，我们可能会面临许多问题，其中“饥饿”是其中一个问题。

饥饿

当数据库中一个事务在无限时间内无法获得资源，而其他事务正常处理时，这种情况称为饥饿。当资源锁定不公平地分配给事务时，可能会发生饥饿。

数据库中的事务时间戳

时间戳是一个用于唯一标识系统中每个事务的标识符。我们可以将其视为事务的开始时间。因此，每个事务按照它们在系统中提交的顺序获得其时间戳。有几种方案可以为事务分配时间戳，例如，我们可以给每个事务一个递增的数字，如 1、2、3 等。另一种方法是，我们可以为每个事务分配其当前日期和时间作为系统时钟的时间戳，这样每个事务都会获得唯一的时间戳。第二种方法被广泛用于分配时间戳。

数据库中的死锁预防方案

为了预防死锁，我们有很多可用的方案。假设我们有一个项目 A，目前由事务i持有，其时间戳 ID 为TS(i)。如果事务 j 需要带有时间戳TS(j)的项目 A，那么我们必须中止其中一个事务。因此，我们将讨论两种基于时间戳的方案。

• wait_die

假设事务i T_i比事务j Tj年长。那么 i 的时间戳将小于j的时间戳。TS(i) < TS(j)。

在此方案中可能存在两种情况：

如果资源 A 被Tj持有，那么年长的事务T_i将等待年轻事务的完整执行，然后它将使用资源 A。

如果资源 A 被年长的事务T_i持有，那么Tj将不会等待，它将被终止。现在，年轻的事务稍后将以相同的时间戳重新启动。

• Wound_wait

假设事务i T_i比事务j Tj年长。那么 i 的时间戳将小于j的时间戳。TS(i) < TS(j)。

在此方案中可能存在两种情况：

如果资源A被T_i持有，那么年轻的事务Tj将等待年长事务的完整执行，然后它将使用资源A。

如果资源A被年轻的事务Tj持有，那么T_i将不会等待，年轻的事务将被终止。现在，年轻的事务稍后将以相同的时间戳延迟后重新启动。

因此，从这两个方案中，我们可以确定年轻的事务总是会被终止，因为它需要的处理时间较少，终止年轻事务比终止年长事务更有利。

还可以使用另一种不需要时间戳的死锁预防方案，如下所述：

• 无等待算法

这是预防死锁的朴素方法之一。在此方案中，如果一个事务需要一个资源但该资源不可用，它将立即被中止。没有事务会等待该资源，一旦被中止，它将在一段时间后延迟重新启动。因此，在此方案中，事务没有等待，所以没有死锁的可能性。但实际上，这不是一个好的解决方案，因为它会不必要地多次中止事务。

• 谨慎等待

在此方案中，如果一个事务需要某个资源，并且该资源被另一个事务锁定。如果那个其他事务不等待另一个事务，而是不必要地持有资源，那么第一个事务将不得不等待资源可用；否则，它可以中止自身。