数据库封锁协议

‘壹’ 数据库系统的构成是哪些

1. 数据库定义:数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。2. 数据库管理技术发展的三个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库系统阶段。3. DBMS（数据库管理系统）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能：1，数据定义功能。2，数据组织、存储和管理。3，数据操纵功能。4，数据库的事务管理和运行管理。5，数据库的建立和维护功能。6，其他功能。4. 什么是数据模型及其要素? (设计题)： 数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。一般地讲，数据模型是严格定义的概念的集合。这些概 念精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。因此数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。 (1)数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。 (2)数据操作：是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许进行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则，是对系统动态特性的描述。 (3)数据的约束条件：是完整性规则的集合，完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。最常用的数据模型：层次模型，网状模型，关系模型，面积对象模型，对象关系模型。5.常用的数据模型有哪些（逻辑模型是主要的），各有什么特征，数据结构是什么样的。答：数据模型可分为两类：第一类是概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来地数据和信息建模，主要用于数据库设计。第二类是逻辑模型和物理模型。其中逻辑模型主要包括层次模型、层次模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型等。它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。物理模型是具体实现是DBMS的任务，数据库设计人员要了解和选择物理醋，一般用户则不必考虑物理级的细节。层次数据模型的数据结构特点：一是：有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。二是：根 以外的其他结点有且只有一个双亲结点。优点是：1.层次 数据结构比较简单清晰。2.层次数据库的查询效率高。3.层次数据模型提供了良好的完整性支持。缺点主要有：1.现实世界中很多联系是非层次性的，如结点之间具有多对多联系。2.一个结点具有多个双亲等 ，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据或创建非自然的数据结构来解决。对插入和删除操作的限制比较多，因此应用程序的编写比较复杂。3.查询子女结点必须通过双亲结点。4.由于结构严密，层次命令趋于程序化。可见用层次模型对具有一对多的层次联系的部门描述非常自然，直观容易理解，这是层次数据库的突出优点。网状模型：特点：1.允许一个以上的结点无双亲2.一个结点可以有多于一个的双亲。网状数据模型的优点主要有：1.能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。结点 之间可以有多种上联第。2.具有良好的性能，存取效率较高。缺点主要有：1.结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终 用户掌握。2.网状模型的DDL,DML复杂,并且要嵌入某一种高级语言中，用户不容易掌握，不容易使用。关系数据模型具有下列优点：1.关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。2.关系模型的概念单一。。3.关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发的建立 的工作。。主要的缺点是：由于存取路径房租明，查询效率往往不如非关系数据模型。因此为了提高性能，DBMS必须对用户的查询请求进行优化。因此增加 了开发DBMS的难度，不过用户不必考虑这些系统内部的优化技术细节。6.三级体系结构，外模式，模式 ，内模式定义是什么？模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和牲的描述，是所有用户的公共数据视图。 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 内模式也称存储模式 ，是一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。7.两级映像和两级独立性，为什么叫物理独立性和逻辑独立性。当模式改变时由数据库管理员对各个外模式、模式的映像亻相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立生，简称数据的逻辑独立性。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式、内模式映像作 相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。8.数据库系统一般由数据库、数据库管理系统 （及其开发工具）、应用系统和数据库管理员构成。9.关系的完整性（实体完整性、参照完整性、和用户定义的完整性）三部分内容，其中前二者是系统自动支持的，DBMS完整性控制子系统的三个主要功能？：提供定义完整性约束条件的机制，提供完整性检查的方法，违约处理。16.SQL的定义；即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。分类（交互式和嵌入式）17.group by 和having子句的作用20.视图的概念：视图是从一个或几个基本表导出的表。及相关操作：定义视图，查询视图，更新视图。视图更新有什么操作：插入，删除，和修改。22.数据库规范化的方法函数依赖的定义什么叫1NF2NF3NF BCNF定义：关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。在第一范式中满足进一步要求的为第二范式，其余以此类推。各种范式之间的联系有：5NF（4NF（BCNF（3NF（2NF（1NF。25.数据库设计的几个阶段，每个阶段常用的方法和简要的内容：六个阶段：需求分析、概念结构设计、罗织结构设计、物理设计、数据库实施、数据库运行和维护。28.事务的概念？事务有哪些基本属性commit roll back含义：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，是一个不可分割的单位。四个特性：原子性，一致性，隔离性，持续性。Commit（提交：提交事务的所有操作） rollback（回滚：在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤销，回滚到事务开始时的状态。 29.什么叫数据库系统的可恢复性？：数据库管理系统具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库系统的可恢复性。数据库故障的种类：事务内部的故障，系统故障（软故障），介质故障（硬故障），计算机病毒。30.不进行并发控制可能产生的问题？：多个事务对数据库并发操作可能造成事务ACID特点遭到在破坏。如何解决（三个）：1，丢失修改 2，不可重复读 3，读“脏”数据。31.三级封锁协议？能解决什么问题？：一级封锁协议：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。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不需要加锁的，可防止丢失修改。二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读完后即可释放S锁。在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。上述三级协议的主要区别在于：什么操作需要申请封锁，以及何时释放锁。一般采取哪三种措施？插入呢？删除呢？：1，拒绝执行（不允许该操作执行），2，级连操作（当删除或修改被参照表的一个元组造成了与参照表的不一致，则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组），3，设置为空值（当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有不造成不一致的元组的对应属性设置为空值）。38.视图对数据库安全性的作用？：1，视图能够简化用户的操作，2，视力使用户能以多种角度看待同一数据，3，视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性，4，视图能够对机密数据提供安全保护，5，适当的利用视图可以更清晰的表达查询。数据库：储存在计算机内，永久存储、有组织、有共享的大量数据的集合。数据管理技术的发展阶段：1.人工管理阶段：数据不保存，应用程序管理数据，数据不共享，数据不具有独立性。2.文件系统阶段：数据可以长期保存，由文件系统管理数据；数据共享性太差，冗余度大，数据独立性差。3.数据库系统阶段：出现数据库管理系统。数据库系统的特点：数据结构化（本质区别）；数据共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据有DBMS统一管理和控制。数据库管理系统：1.定义：DBMS，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。2.功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据操纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能；通信功能、数据转换功能、互访和互操作功能。数据库系统：1.概念：DBS，是指在计算机系统中引入数据库后的系统。2.组成：一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。3.分类：集中式，C/S式，并行式，分布式。数据模型：1.定义：现实世界数据特征的抽象。2.组成，三要素：数据结构、数据操作、数据的完整性约束。两类数据模型为1）概念模型2）逻辑模型和物理模型。数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，主要描述与对象的类型、内容、性质有关的对象和与数据之间联系有关的对象。常用的数据模型：1.层次模型，用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。2.网状模型，允许一个以上的结点无双亲，允许一个结点可以有多于一个的双亲。3.关系模型，包含单一数据结构

‘贰’ 数据库：为什么一级封锁协议不能保证不读脏数据在修改的时候不是已经加了X锁了吗为什么其他事务还能读

一级封锁协议是：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。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。
注意，该协议是规定在修改数据R之前必须加锁。所以如果事务T仅是读数据而不对其进行修改，是不需要加锁的；事务T在修改R之前，其他事务是能对R进行读取的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。

‘叁’ 数据库中三级封锁协议与两段锁协议有区别吗

区别如下：

1、过程不同

三级封锁协议是一部完成封锁的，而后者却要分为两个阶段，耗费时间

2、含义不同

两段锁协议是指每个事务的执行可以分为两个阶段：生长阶段（加锁阶段）和衰退阶段（解锁阶段），三级加锁协议也称为三级封锁协议,是为了保证正确的调度事务的并发操作,事务在对数据库对象加锁,解锁是必须遵守的一种规则.在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，还需要约定一些规则

3、功能不同

三级封锁协议除防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。后者只是对事务进行时的封锁

(3)数据库封锁协议扩展阅读：

一、一级封锁协议

一级封锁协议是：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。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。

一级封锁协议可以防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。使用一级封锁协议可以解决丢失修改问题。

在一级封锁协议中，如果仅仅是读数禅改据不对其进行修改，是不需要加锁的，它不能保证可重复读和不读“脏”数据。

二、二级封锁协议

二级封锁协议是：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后方可释放S锁。

二级封贺磨判锁协议除防止了丢失修改，还可以进一步防止读“脏”数据。但在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放S锁，所以它不能保证可重复读。

三、三级封锁协议

三级封锁协议是：一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。

三级封锁协议除防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读

‘肆’ 问题：什么是数据库的完整性

答：数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。 问题：数据库的完整性概念与数据库的安全性概念有什么区别和联系？答： 数据库的完整性是指数据的正确性和相容性、数据库的安全性是指保护数据库．以防止不合法的使用造成的数据泄密、更改或破坏。其相同点是两者都是对数据库中的数据进行控制．各自所实现的功能目标不同。问题：什么是数据库的完整性约束条件？可分为哪几类？答： 数据完整性约束是为了保证进入数据库中的数据的有效性而定义的数据规则、它可以分为以下两类． ①针对不同的对象可以分为表级约束、元塑级约束和属性级约束（也称列约束）；表级约束是若干元组间、关系中及关系之间的约束：元组级约束则是元组中的字段组和字段间联系的约束；属性级约束主要是针对列的类型、取值范围、精度、排序等而制定的约束条件。②针对数据对象的状态可以分为静态约束和动态约束：静态约束是指数据库每一确定状态时的数据对象所应满足的约束条件．它是反映数据库状态稳定时的约束．动态约束是指数据库从一种状态转变为另一种状态时．新、旧值之间所应满足的约束条件．它是反映数据库状态变迁的约束。 问题： DBMS的完整性控制应具有哪些功能？ 答；①定义和存储完整性功能．②检查完整性功能；③控制完整性功能。 问题：RDBMS在实现参照完整性时需要考虑哪些方面？答： ①外码能够接受空值的问题． ②在被参照关系中删除元组时．采用级联删除、受限删除或置生值删除的方法处理参照关系； ③在参照关系中插入元组时．可以使用受限插入、递归插入两种方法处理参照关系． ④修改关系的主码时 可以采用不允许修改主码、或允许修改关系主码．但必须保证主码的惟一性和非空性方法处理参照关系； ⑤修改被参照关系时，可以采用级联修改、拒绝修改和置空值修改方法处理参照关系。问题：假设有下面两个关系模式： 职工（职工号，姓名，年龄，职务，工资，部门号），其中职工号为主码； 部门（部门号，名称，经理名，电话），其中部门号为主码．用SQL语言定义这两个关系模式．要求在模式中完成以下完整性约束条件的定义： 1）定义每个模式的主码。 2）定义参照完整性。3）定义职工年龄不得超过60岁。 答： CREATE TABLE职工（职工号 CHAR（5）PRIMARY KEY， 姓名CHAR（8）NOT NULL， 年龄SMALLINT． 职务CHAR（10）， 工资DECIMAL（7，2）， 部门号CHAR（5）。 CONSTRAINT CI CHECK（年龄 ＜60）． CONSTRAIN C2 FOREIGN KEY（部门号） REFEENCES部门（部门号））； CREAT TABLE部门（部门号CHAR（5）PRIMARY KEY． 名称CHAR（l）． 经理名 CHAR（8）． 电话 CHAR(8)． CONSTRAINT C3 FOREIGN KEY（经理名） REFERECES职工（姓名））；问题：在数据库中为什么要并发控制？答； 数据库的井发控制就是为了控制数据库，防止多用户并发使用数据库时造成数据错误和程序运行错误，保证数据的完整性。问题：并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法能避免这些不一致的情况？答． 井发操作可能会产生丢失修改、不可重复读和读“脏”数据的数据不一致问题。用封锁的方法能避免这些不一致的情况。问题：什么是封锁？答． 封锁是使事务对它要操作的数据有一定的控制能力。封锁具有三个环节．第一个环节是申请加锁．第二个环节是获得锁；第三个环节是释放锁。问题：基本的封锁类型有几种？试述它们的含义。 答． 基本的封锁类型有两种：排它锁（简称X锁）和共享锁（简称S锁）。 排它锁也称为独占或写锁、一旦事务T对数据对象A加上排它锁．则只允许T读取和修改A．其他任何事务既不能读取和修改A，也不能再对A加任何类型的锁 直到T释放A上的锁为止。 共享锁又称读锁、如果事务T对数据对象A加上共享锁，其他事务只能再对A加S锁，不能加X锁，知道事务T释放A上的S锁为止。问题：如何用封锁机制保证数据的一致性？答： 封锁机制作为井发控制的重要手段．利用封锁的特性和封锁协议，它在井发操作保证事务的隔离性．用正确的方式调度并发操作．是一个用户事务的执行不受其他事务的干扰．从而避免造成数据的不一致性。问题：什么是封锁协议？不同级别的封锁协议的主要区别是什么？ 答． 在对数据对象加锁时，还需要约定一些规则 这些规则称为封锁协议。 一级封锁协议：是事务T在修改数据之前必须先对其加X锁．直到事务结束才释放。一级封锁协议可有效地防止丢失修改并能够保证事务T的可恢复性、一级封锁由于没有对数据进行加锁，所以不能保证可重复读和不读“赃”数据。 二级封锁协议；是事务T对要修改的数据必须先加X锁．直到事务结束才释放X锁；要读取的数据必须先加S锁．读完后即可释放S锁。M级封锁协议不但能够防止丢失修改，还可进一步防止读“脏”数据。 三级封锁协议：是事务T在读取数据之前必须先对其加S锁．在要修改数据之前必须先对其加X锁．直到事务结束后才释放所有锁、由于三级封锁协议强调即使事务读完数据A之后也不释放S锁 从而使得别的事务无法更改数据A、三级封锁协议不但防止了丢失修改和不读“脏”数据，而且防止了不可重复的队问题：不同封锁协议与系统一致性级别的关系是什么？答： 一级封锁协议可有效地防止丢失修改，并能够保证事务T的可恢复性。一级封锁由于没有对数据进行加锁，所以不能保证可重复读和不读“脏’数据。 二级封锁协议不但能够防止丢失修改．还可进一步防u读“脏”数据。 由于三级封锁协议强调即使事务读完数据A之后也不释放S锁，从而使别的事务无法更改数据A。三级封锁协议不但防止了丢失修改和不读“胜数据．而且防u了不可重复读。问题：什么是活锁？什么是死锁？答； 在多个事务请求对同一数据封锁时，总是使某一用户等待的情况称为活锁；多事务交错等待的僵持局面称为死锁。问题：试述活锁的产生原因和解决方法。答； 活锁是封锁的无序造成的、解决方法是采用先来先服务的方法，即对要求封锁数据的事务排队．使前面的事务先获得数据的封锁权。问题：请给出预防死锁的若干方法。 答： 预防死锁通常有以下两种方法； ①一次封锁法．就是要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁．否则该事务不能继续执行． ②顺序封锁法．是预先对数据对象规定一个封锁顺序．所有事务都按这个顺序实行封锁。问题：请给出检测死锁发生的一种方法，当发生死锁后如何解除死锁？答： 检测死锁发生的一种方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤销，释放此事务持有的所有锁．使其他事务得以继续运行下去。 解除死锁问题有两类方法：一类方法是采用一定措施来预防死锁的发生．另一类方法是允许发生死锁．然后采用一定手段定期诊断系统中有无死锁．若有则解除之。问题：什么样的并发调度是正确的调度？答． 如果一个事务运行过程中没有其他事务同时运行，即没有受到其他事务的干扰，那么就可以认为该事务的运行结果是正常的，可串行性是井发事务正确性的准则 为了保证并发操作的正确性．DBMS的并发控制机制必须提供一定的手段来保证调度是可串行化的。问题：试述两段锁协议的概念。 答： 所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项进行加锁和解锁． ①在对任何数据进行读、写操作之前．首先要申请并获得对该数据的封锁． ②在释放一个封锁之后，事务不再申请并获得对该数据的封锁。 即每个事务分成两个阶段，第一阶段是申请和获得封锁，也称为扩展阶段。在这阶段．事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。第二阶段是释放到锁．也称为收缩阶段。在这阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁。但是不能再申请任何锁。问题：为什么要引进意向锁？意向锁的含义是什么？答： 事务 T要对关系 RI加 X锁时，系统只需检查根结点数据库和关系 RI是否已加了不相容的锁．而不再需要搜索和检查RI中的每一个元组是否加了X锁．对任一元组加锁．必须先对它所在的关系加意向锁。 意向锁的含义是．如果对一个结点加意向锁。则说明该给点的下层结点正在被加销：对任何一结加锁时．必须先对它的上层结点加意向锁。问题：理解并解释下列术语的含义：封锁、活锁、死锁、排它锁、共享锁、并发事务的调度、可串行化的调度、两段锁协议。答： ①封锁．封锁是使事务对它要操作的数据有一定的控制能力。 ③活锁：这种在多个事务请求对同一数据封锁时．总是使某一用户等待的情况称为活锁。 ③死锁．这种多事务交错等待的僵持局面称为死锁。 ④排它锁．排名锁也称为独占或写锁、一旦事务T对数据对象A加上排它锁，则只允许T读取和修改A．其他任何事务既不能读取和修改A．也不能再对A加任何类型的锁．直到T释放A上的锁为止。 ⑤共享锁：共享锁又称读锁、如果事务T对数据对象A加上共享锁．其他事务只能再对A加S锁．不能加X锁．知道事务T释放A上的S锁为上。 ③井发事务的调度．多个事务并发执行调度策略称为并发事务的调度。 ①可串行化的调度：如果多个事务并发执行的结果与按串行执行的结果相同 这种调度策略称为可串行化的调度。③两段锁协议．所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项进行加锁和解锁。 问题：什么是数据库的安全性？答．数据库的安全性是指保护数据库．以防止不合法的使用数据泄密、更改或破坏。 问题：数据库安全性和计算机系统的安全性有什么关系？ 答： 数据库安全性是计算机系统的安全性的一个部分．数据库系统不仅要利用计算机系统的安全性保证自己系统的安全性．同时还会提供专门的手段和方法，使安全性能更好。例如在用户要求进入计算机系统时．系统首先根据用户输入的用户标识进行身份鉴定，只有合法的用户才准许进入计算机系统：对已进入的用户 ＊＊＊S还要进行存取控制，只允许用户执行合法操作：操作系统也会提供相应的保护措施；数据最后还可以以密码形式存储到数据库中。 问题：试述实现数据库安全性控制的常用方法和技术。答． ①用户标识与鉴别：②存取控制：③自主存取控制方法．④强制存取控制方法：⑤视图机制；③审计．o数据加密。 问题：SQL 语言中提供了哪些数据控制（自主存取控制）的语句？请试举几例说明它们的使用方法。答． ①GRANT（授权）语句 例：GRANT SELECTINSRRT ON学生 TO张勇 WITH GRANT OPTION； ②REVOKE（收回）语句 例：REVOKE INSERT ON学生 FROM张勇； 问题：今有两个关系模式： 职工（职工号，姓名，年龄，职务，工资，部门号）； 部门（部门号，名称，经理名，地址，电话）。 请田SQL 的GRANT和REVOKE语句（加上视图机制），完成以下授权定义或存取控制功能。 1）用户王明对两个表有SELECT权力。 2）用户李勇对两个表有INSERT和DELETE权力。 3）用户刘星对职工表有SELECT权利，对工资字段具有更新权力。 4）用户张新具有修改这两个表的结构的权力。 5）用户周平具有对两个表的所有权力（读、插、改、删数据），并具有给其他用户授权的权利。