分布式—事务

《分布式系统原理与范型》

1、    与互斥紧密相连的一个概念是 事务。事务保护一个共享资源不会被几个并发进程同时访问。事务允许进程把访问和修改数据项做为一项单独的原子操作来完成。如果进程在事务处理期间中途退出，所有数据恢复到事务开始前的状态。

 

2、事务的ACID特征：参考http://zh.wikipedia.org/zh-cn/ACID

• 原子性：一个事务(transaction)中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。
• 一致性：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的默认规则，这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作。
• 隔离性：当两个或者多个事务并发访问（此处访问指查询和修改的操作）数据库的同一数据时所表现出的相互关系。事务隔离分为不同级别，包括读未提交(Read uncommitted)、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。
• 持久性：在事务完成以后，该事务对数据库所作的更改便持久地保存在数据库之中，并且是完全的。

     目前主要有两种方式实现ACID：第一种是Write ahead logging，也就是日志式的方式。第二种是Shadow paging。

 

 3、原子性、持久性的实现，两种技术 write ahead logging ;  shadow paging

a\  shadow paging ,也可以叫做私有空间。

   当一个进程开始处理一个事务时，它被分配一个私有空间，该空间包含所有他有权访问的文件。在事务提交或终止前，它的所有读写操作都在该私有空间内进行。

把所有东西都复制到私有空间开销很大，可以进行优化。

第一种优化: 当一个进程只是读一个文件而不修改时，不需要私有拷贝。当进行修改操作时，如果没有复制到私有空间，则将文件复制到私有空间。

第二种优化：不复制整个文件，只是将索引复制到私有空间，读操作时可以不复制文件块，如果对文件块进行修改时，将相应文件块先复制到私有空间，修改私有空间内的索引节点。（因为文件系统都是分块存储在磁盘上的，这样不用复制整个文件）

b\ 写前日志

使用这种方法，文件被正在修改，任何一个数据块被修改前，一条记录写到日志中，记录哪个事务对文件修改，哪个文件、哪个数据被访问了，旧值、新值是多少。

如果事务提交，一条提交记录写入日志。

如果事务终止，利用日志退回到原来状态。

 

4、事务的并发控制

并发控制的目的是允许几个事务同时执行，但是被操作的数据项集合要保持一致的状态。

通过允许事务以某一特定的顺序存取数据项，藉此使最后得到的结果跟事务顺序执行的一样，从而实现这种一致性。

并发控制的总体思想是正确地调度相冲突的操作，如果两个操作对同一个数据操作则可能发现 读写冲突、写写冲突。

 

并发控制通常根据读写操作同步的方式来分类，可以通过共享数据上的互斥机制（例如锁）， 或者 使用时间戳排序来实现；并发控制算法可以进一步分为悲观算法，乐观算法。（悲观锁，乐观锁，悲观时间戳，乐观时间戳）

 

5、两阶段锁定（是一种悲观锁）

two-phase locking  ,2PL，（区别分布式事务提交协议 2PC）

1. 在对任何数据进行读、写操作之前， 事务首先要获得对该数据的封锁

2. 在释放一个封锁之后， 事务不能再获得任何其他封锁。

“两段”锁的含义

事务分为两个阶段：

第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段；

第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。

 

可能发生死锁：例如：两个进程以不同的顺序请求几个相同的锁。