數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用：第5章 數(shù)據(jù)庫(kù)安全保護(hù)

第5章數(shù)據(jù)庫(kù)安全保護(hù)25.1數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性5.2完整性控制5.3并發(fā)控制與封鎖5.4數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)35.1數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性5.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的含義數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)以防止非法使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。安全性問(wèn)題有許多方面：（1）法律、社會(huì)和倫理方面時(shí)問(wèn)題。（2）物理控制方面的問(wèn)題。（3）政策方面的問(wèn)題。（4）運(yùn)行方面的問(wèn)題。（5）硬件控制方面的問(wèn)題。（6）操作系統(tǒng)安全性方面的問(wèn)題。（7）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身的安全性方面的問(wèn)題。45.1.2安全性控制的一般方法安全性控制是指要盡可能地杜絕所有可能的數(shù)據(jù)庫(kù)非法訪問(wèn)。圖5-1安全控制模型

5安全性控制的一般方法用戶標(biāo)識(shí)和鑒定用戶存取權(quán)限控制定義視圖數(shù)據(jù)加密

審計(jì)（Audit）6用戶標(biāo)識(shí)和鑒定用戶標(biāo)識(shí)和鑒定是由系統(tǒng)提供一定的方式讓用戶標(biāo)識(shí)自己的名字或身份，系統(tǒng)內(nèi)部記錄著所有合法用戶的標(biāo)識(shí)，每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，由系統(tǒng)進(jìn)行核實(shí)，通過(guò)鑒定后才提供機(jī)器的使用權(quán)。用戶標(biāo)識(shí)和鑒定的方法用一個(gè)用戶名或用戶標(biāo)識(shí)符來(lái)標(biāo)明用戶的身份，系統(tǒng)以此來(lái)鑒別用戶的合法性。用戶標(biāo)識(shí)符是用戶公開(kāi)的標(biāo)識(shí)，它不足以成為鑒別用戶身份的憑證。通過(guò)用戶名和口令來(lái)鑒定用戶的方法簡(jiǎn)單易行，但該方法在使用時(shí)，由于用戶名和口令的產(chǎn)生和使用比較簡(jiǎn)單，也容易被竊取，因此還可采用更復(fù)雜的方法。7授權(quán)表用戶標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象操作類型用戶存取權(quán)限控制用戶存取權(quán)限指的是不同的用戶對(duì)于不同的數(shù)據(jù)對(duì)象允許執(zhí)行的操作權(quán)限。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，定義用戶存取權(quán)限稱為授權(quán)。這些授權(quán)定義經(jīng)過(guò)編譯后以一張授權(quán)表的形式存放在數(shù)據(jù)字典中。8數(shù)據(jù)對(duì)象操作類型模式模式建立、修改、檢索外模式建立、修改、檢索內(nèi)模式建立、修改、檢索數(shù)據(jù)表查找、插入、修改、刪除屬性列查找、插入、修改、刪除關(guān)系系統(tǒng)中的存取權(quán)限9對(duì)于授權(quán)表，一個(gè)衡量授權(quán)機(jī)制的重要指標(biāo)就是授權(quán)粒度，即可以定義的數(shù)據(jù)對(duì)象的范圍，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，授權(quán)粒度包括關(guān)系、記錄或?qū)傩浴?/p>

授權(quán)粒度越細(xì)，授權(quán)子系統(tǒng)就越靈活，能夠提供的安全性就越完善。10數(shù)據(jù)加密加密的基本思想是根據(jù)一定的算法將原始數(shù)據(jù)（加密成為不可直接識(shí)別的格式，數(shù)據(jù)以密文的形式存儲(chǔ)和傳輸。加密方法：替換方法，該方法使用密鑰將明文中的每一個(gè)字符轉(zhuǎn)換為密文中的字符。轉(zhuǎn)換方法，該方法將明文中的字符按不同的順序重新排列。通常將這兩種方法結(jié)合起來(lái)使用，就可以達(dá)到相當(dāng)高的安全程度。11審計(jì)審計(jì)功能是一種監(jiān)視措施，它跟蹤記錄有關(guān)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)活動(dòng)。審計(jì)追蹤把用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有操作自動(dòng)記錄下來(lái)，存放在一個(gè)特殊文件中，即審計(jì)日志中。記錄的內(nèi)容一般包括：操作類型（如修改、查詢等），操作終端標(biāo)識(shí)與操作者標(biāo)識(shí)，操作日期和時(shí)間，操作所涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)（如基本表、視圖、記錄、屬性等），數(shù)據(jù)的前象和后象等。125.1.3SQLServer2000的數(shù)據(jù)安全性機(jī)制為了實(shí)現(xiàn)安全性，SQLServer2000對(duì)用戶的訪問(wèn)進(jìn)行兩個(gè)階段的檢驗(yàn)：身份驗(yàn)證階段（Authentication）：身份驗(yàn)證機(jī)制決定了用戶能否連接（或登錄）到SQLServer2000服務(wù)器。權(quán)限許可確認(rèn)階段（PermissionValidation）：權(quán)限許可機(jī)制決定了經(jīng)過(guò)了身份驗(yàn)證后的用戶連接到SQLServer2000服務(wù)器可以執(zhí)行的具體操作，包括服務(wù)器上的操作和具體的數(shù)據(jù)庫(kù)上的操作。135.1.4SQLServer2000的身份驗(yàn)證模式Windows身份驗(yàn)證模式在該驗(yàn)證模式下，SQLServer2000使用Windows操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)登錄的賬號(hào)進(jìn)行身份驗(yàn)證，支持Windows操作系統(tǒng)的密碼策略和鎖寫(xiě)策略，賬號(hào)和密碼保存在Windows操作系統(tǒng)的賬戶數(shù)據(jù)庫(kù)中。Windows驗(yàn)證模式下主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的工作可以集中在管理數(shù)據(jù)庫(kù)方面，而不是管理用戶賬戶。（2）Windows有著更強(qiáng)的用戶賬戶管理工具?？梢栽O(shè)置賬戶鎖定、密碼期限等。（3）Windows的組策略支持多個(gè)用戶同時(shí)被授權(quán)訪問(wèn)SQLServer。如果網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)SQLServer服務(wù)器，就可以選擇通過(guò)Windows身份驗(yàn)證機(jī)制來(lái)完成。14TCP/IPSockets命名管道SQLServer身份驗(yàn)證模式Windows身份驗(yàn)證模式混合身份驗(yàn)證模式混合身份驗(yàn)證模式允許以SQLServer身份驗(yàn)證模式或者Windows身份驗(yàn)證模式來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證?；旌向?yàn)證模式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）創(chuàng)建了Windows之上的另外一個(gè)安全層次。（2）支持更大范圍的用戶，如非Windows客戶、Novell網(wǎng)用戶等。（3）一個(gè)應(yīng)用程序可以使用單個(gè)的SQLServer登錄賬號(hào)和口令。155.1.5SQLServer的登錄賬號(hào)和服務(wù)器角色在SQLServer中，賬號(hào)有兩種：一種是登錄服務(wù)器的登錄賬號(hào)（LoginName），另外一種是使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶賬號(hào)（UserName）。查看服務(wù)器的登錄賬號(hào)使用EnterpriseManager進(jìn)入EnterpriseManager，展開(kāi)“SQLServer組”，找到所要連接的SQLServer服務(wù)器；展開(kāi)該服務(wù)器對(duì)應(yīng)的文件夾，再展開(kāi)“安全性”文件夾，單擊“登錄”選項(xiàng)，即可看到系統(tǒng)創(chuàng)建的默認(rèn)登錄賬號(hào)及已建立的其他登錄賬號(hào)。使用存儲(chǔ)過(guò)程EXECsp_helplogins16創(chuàng)建服務(wù)器的登錄賬號(hào)利用EnterpriseManage利用存儲(chǔ)過(guò)程EXECsp_addlogin'登錄賬號(hào)名稱','密碼','默認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)名','使用的語(yǔ)言'[例5-1]建立了一個(gè)名稱為Mike的登錄賬號(hào)。EXECsp_addlogin'Mike','m1934','Teach',NULL更改登錄賬號(hào)的屬性使用存儲(chǔ)過(guò)程sp_password可改變登錄賬號(hào)的密碼EXECsp_password'舊密碼','新密碼','登錄賬號(hào)名稱'使用存儲(chǔ)過(guò)程sp_addsrvrolemember可以將登錄賬號(hào)加入服務(wù)器的角色中EXECsp_addsrvrolemember'登錄賬號(hào)','服務(wù)器角色名稱'17刪除登錄賬號(hào)使用EnterpriseManager使用存儲(chǔ)過(guò)程sp_droplogin'登錄賬號(hào)'SQLServer的服務(wù)器角色角色（Role）是對(duì)權(quán)限集中管理的一種機(jī)制，將不同的權(quán)限組合在一起就形成了一種角色。服務(wù)器角色是執(zhí)行服務(wù)器級(jí)管理操作的用戶權(quán)限的集合。185.1.6SQLServer的數(shù)據(jù)庫(kù)用戶賬號(hào)和數(shù)據(jù)庫(kù)角色數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶賬號(hào)用戶賬號(hào)要在特定的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)創(chuàng)建，并關(guān)聯(lián)一個(gè)登錄賬號(hào)（當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶創(chuàng)建時(shí)，必須關(guān)聯(lián)一個(gè)登錄賬號(hào)）。每個(gè)登錄賬號(hào)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中只能有一個(gè)用戶賬號(hào)，但每個(gè)登錄賬號(hào)可以在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中各有一個(gè)用戶賬號(hào)。注意：

master和tempdb數(shù)據(jù)庫(kù)中的guest用戶賬號(hào)不能刪除，而其他數(shù)據(jù)庫(kù)中的guest用戶賬號(hào)可以刪除。登錄賬號(hào)具有對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限，并不表示該登錄賬號(hào)對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)具有存取的權(quán)限。19查看數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶賬號(hào)利用存儲(chǔ)過(guò)程EXECsp_helpuser創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶賬號(hào)使用存儲(chǔ)過(guò)程sp_adduser'登錄賬號(hào)','用戶賬號(hào)','所屬的數(shù)據(jù)庫(kù)角色'設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)用戶賬號(hào)的權(quán)限對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的操作，具體含義如下SELECT：對(duì)表或者視圖進(jìn)行查詢。INSERT：在表或者視圖中插入記錄。UPDATE：對(duì)表或者視圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。DELETE：刪除表或者視圖中的數(shù)據(jù)。EXEC：執(zhí)行存儲(chǔ)過(guò)程。DRI：可對(duì)表的外鍵加以限制，以完成表的參照完整性。20刪除數(shù)據(jù)庫(kù)用戶賬號(hào)存儲(chǔ)過(guò)程 sp_dropuser'用戶賬號(hào)'數(shù)據(jù)庫(kù)角色數(shù)據(jù)庫(kù)角色是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象操作的權(quán)限的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)角色可分為兩種：固定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)角色（系統(tǒng)創(chuàng)建的）應(yīng)用程序角色當(dāng)我們打算讓某些用戶只能通過(guò)特定的應(yīng)用程序間接地存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)而不是直接地存取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)，就應(yīng)該考慮使用應(yīng)用程序角色。21角色名稱權(quán)限public最基本的數(shù)據(jù)庫(kù)角色db_accessadmin可以添加或刪除用戶標(biāo)識(shí)db_backupoperator可以發(fā)出DBCC、CHECKPOINT和BACKUP語(yǔ)句db_datareader可以選擇（?。?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)任何用戶表中的所有數(shù)據(jù)db_datawriter可以更改數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)任何用戶表中的所有數(shù)據(jù)db_ddladmin可以發(fā)出所有DDL語(yǔ)句，但不能發(fā)出GRANT（授權(quán)）、REVOKE或DENY語(yǔ)句db_denydatareader不能選擇（?。?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)任何用戶表中的任何數(shù)據(jù)db_denydatawriter不能更改數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)任何用戶表中的任何數(shù)據(jù)db_owner在數(shù)據(jù)庫(kù)中有全部權(quán)限db_securityadmin可以管理全部權(quán)限、對(duì)象所有權(quán)、角色和角色成員資格22創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫(kù)角色 sp_addrole'角色名','擁有者'刪除數(shù)據(jù)庫(kù)角色sp_droprole'角色名'創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序角色sp_setapprole'應(yīng)用程序角色名','密碼'用戶和角色的權(quán)限問(wèn)題用戶權(quán)限繼承角色的權(quán)限用戶分屬不同角色235.2完整性控制5.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)完整性的含義數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性，防止錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)造成無(wú)效操作。

數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性是指防止合法用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)向數(shù)據(jù)庫(kù)中加入不符合語(yǔ)義的數(shù)據(jù)。完整性措施的防范對(duì)象是不合語(yǔ)義的數(shù)據(jù)。245.2.2完整性規(guī)則的組成完整性規(guī)則主要由以下三部分構(gòu)成。（1）觸發(fā)條件：規(guī)定系統(tǒng)什么時(shí)候使用規(guī)則來(lái)檢查數(shù)據(jù)。（2）約束條件：規(guī)定系統(tǒng)檢查用戶發(fā)出的操作請(qǐng)求違背了什么樣的完整性約束條件。（3）違約響應(yīng)：規(guī)定系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)用戶發(fā)出的操作請(qǐng)求違背了完整性約束條件，應(yīng)該采取一定的動(dòng)作來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性，即違約時(shí)要做的事情。完整性規(guī)則從執(zhí)行時(shí)間上可分為立即執(zhí)行約束（ImmediateConstraints）和延遲執(zhí)行約束（DeferredConstraints）。25一條完整性規(guī)則可以用一個(gè)五元組（D，O，A，C，P）來(lái)形式化地表示D（Data）：代表約束作用的數(shù)據(jù)對(duì)象，可以是關(guān)系、元組和列三種對(duì)象；O（Operation）：代表觸發(fā)完整性檢查的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，即當(dāng)用戶發(fā)出什么操作請(qǐng)求時(shí)需要檢查該完整性規(guī)則，是立即執(zhí)行還是延遲執(zhí)行；A（Assertion）：代表數(shù)據(jù)對(duì)象必須滿足的語(yǔ)義約束，這是規(guī)則的主體；C（Condition）：代表選擇A作用的數(shù)據(jù)對(duì)象值的謂詞；P（Procedure）：代表違反完整性規(guī)則時(shí)觸發(fā)執(zhí)行的操作過(guò)程。26完整性約束條件是完整性控制機(jī)制的核心。例如，對(duì)于“學(xué)號(hào)(SNo)不能為空”的這條完整性約束中，D、O、A、C、P的含義分別如下：D：代表約束作用的數(shù)據(jù)對(duì)象為SNo屬性；O：當(dāng)用戶插入或修改數(shù)據(jù)時(shí)需要檢查該完整性規(guī)則；A：SNo不能為空；C：A可作用于所有記錄的SNo屬性；P：拒絕執(zhí)行用戶請(qǐng)求。275.2.3完整性約束條件的分類從約束條件使用的對(duì)象分值的約束和結(jié)構(gòu)的約束值的約束即對(duì)數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式、取值范圍和空值等進(jìn)行規(guī)定。（1）對(duì)數(shù)據(jù)類型的約束，包括數(shù)據(jù)的類型、長(zhǎng)度、單位和精度等。（2）對(duì)數(shù)據(jù)格式的約束。（3）對(duì)取值范圍的約束。（4）對(duì)空值的約束。結(jié)構(gòu)的約束即對(duì)數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的約束。（1）函數(shù)依賴約束。（2）實(shí)體完整性約束。（3）參照完整性約束。（4）統(tǒng)計(jì)約束。28從約束對(duì)象的狀態(tài)分靜態(tài)約束和動(dòng)態(tài)約束靜態(tài)約束靜態(tài)約束是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)每一個(gè)確定狀態(tài)所應(yīng)滿足的約束條件，是反映數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)合理性的約束，這是最重要的一類完整性約束。上面介紹的值的約束和結(jié)構(gòu)的約束均屬于靜態(tài)約束。動(dòng)態(tài)約束動(dòng)態(tài)約束是指數(shù)據(jù)庫(kù)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，新舊值之間所應(yīng)滿足的約束條件，動(dòng)態(tài)約束反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)變遷的約束。例如，學(xué)生年齡在更改時(shí)只能增長(zhǎng)，職工工資在調(diào)整時(shí)不得低于其原來(lái)的工資。295.2.4數(shù)據(jù)完整性的實(shí)施聲明式數(shù)據(jù)完整性聲明式數(shù)據(jù)完整性是將數(shù)據(jù)所需符合的條件融入到對(duì)象的定義中，這樣SQLServer會(huì)自動(dòng)確保數(shù)據(jù)符合事先制定的條件。聲明式數(shù)據(jù)完整性的特點(diǎn)是：①通過(guò)針對(duì)表和字段定義聲明的約束，可使聲明式數(shù)據(jù)完整性成為數(shù)據(jù)定義的一部分。②使用約束、默認(rèn)值與規(guī)則實(shí)施聲明式數(shù)據(jù)完整性。30程序化數(shù)據(jù)完整性如果所需符合的條件以及該條件的實(shí)施均通過(guò)所編寫(xiě)的程序代碼完成，則這種形式的數(shù)據(jù)完整性稱為程序化數(shù)據(jù)完整性。程序化數(shù)據(jù)完整性的特點(diǎn)是：①程序化數(shù)據(jù)完整性可以通過(guò)相關(guān)的程序語(yǔ)言及工具在客戶端或服務(wù)器端實(shí)施。②SQLServer可以使用存儲(chǔ)過(guò)程或觸發(fā)器實(shí)施程序化數(shù)據(jù)完整性。315.2.5規(guī)則規(guī)則（Rule）就是數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)存儲(chǔ)在表中的列或用戶自定義數(shù)據(jù)類型中的值的規(guī)定和限制。規(guī)則與其作用的表或用戶自定義數(shù)據(jù)類型是相互獨(dú)立的，即表或用戶自定義對(duì)象的刪除、修改不會(huì)對(duì)與之相連的規(guī)則產(chǎn)生影響。創(chuàng)建規(guī)則CREATERULErule_nameAScondition_expression[例5-12]創(chuàng)建學(xué)生年齡規(guī)則。CREATERULEage_ruleAS@age>=18and@age<=5032查看規(guī)則用存儲(chǔ)過(guò)程sp_helptext查看規(guī)則sp_helptext[@objname=]'name'規(guī)則的綁定與松綁創(chuàng)建規(guī)則后，規(guī)則僅僅是一個(gè)存在于數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象，并未發(fā)生作用。需要將規(guī)則與數(shù)據(jù)庫(kù)表或用戶自定義對(duì)象聯(lián)系起來(lái)，才能達(dá)到創(chuàng)建規(guī)則的目的。所謂綁定就是指定規(guī)則作用于哪個(gè)表的哪一列或哪個(gè)用戶自定義數(shù)據(jù)類型。解除規(guī)則與對(duì)象的綁定稱為“松綁”。33規(guī)則對(duì)已經(jīng)輸入表中的數(shù)據(jù)不起作用。用存儲(chǔ)過(guò)程sp_bindrule綁定規(guī)則sp_bindrule[@rulename=]'rule', [@objname=]'object_name' [,'futureonly'][例5-14]綁定規(guī)則age_rule到S表的字段Age。EXECsp_bindrule'age_rule','S.Age‘用存儲(chǔ)過(guò)程sp_unbindrule解除規(guī)則的綁定sp_unbindrule[@objname=]'object_name' [,'futureonly'][例5-15]解除已綁定到S表的字段Age的規(guī)則age_rule。EXECsp_unbindrule'S.Age'34在刪除一個(gè)規(guī)則前必須先將與其綁定的對(duì)象解除綁定。刪除規(guī)則使用DROPRULE命令刪除規(guī)則DROPRULE{rule_name}[,...n][例5-16]刪除age_rule規(guī)則。DROPRULEage_rule355.2.6默認(rèn)默認(rèn)（Default）是向用戶輸入記錄時(shí)沒(méi)有指定具體數(shù)據(jù)的列中自動(dòng)插入的數(shù)據(jù)。表的一列或一個(gè)用戶自定義數(shù)據(jù)類型只能與一個(gè)默認(rèn)綁定。創(chuàng)建默認(rèn)CREATEDEFAULTdefault_nameASconstant_expression

[例5-17]創(chuàng)建出生日期默認(rèn)birthday_defa。CREATEDEFAULTbirthday_defaAS'1978-1-1'36查看和修改默認(rèn)使用sp_helptext存儲(chǔ)過(guò)程可以查看默認(rèn)的信息。[例5-18]查看默認(rèn)birthday_defa。EXECsp_helptextbirthday_defa默認(rèn)的綁定與松綁用存儲(chǔ)過(guò)程sp_bindefault綁定默認(rèn)sp_bindefault[@defname=]'default', [@objname=]'object_name' [,'futureonly']用存儲(chǔ)過(guò)程sp_unbindefault解除默認(rèn)的綁定sp_unbindefault[@objname=]'object_name'[,'futureonly']37[例5-19]綁定默認(rèn)birthday_defa到數(shù)據(jù)表S的Birthday列上。EXECsp_bindefaultbirthday_defa,'S.[Birthday]'[例5-20]解除默認(rèn)birthday_defa與表S的Birthday列的綁定。EXECsp_unbindefault'S.[Birthday]'刪除默認(rèn)使用DROPRULE命令刪除默認(rèn)DROPDEFAULT{default_name}[,...n][例5-21]刪除學(xué)生生日默認(rèn)birthday_defa。DROPDEFAULTbirthday_defa在刪除一個(gè)默認(rèn)前必須先將與其綁定的對(duì)象解除綁定385.3并發(fā)控制與封鎖5.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)性的含義為了充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源，很多時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)用戶都是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)并行存取數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)發(fā)生多個(gè)用戶并發(fā)存取同一數(shù)據(jù)塊的情況，如果對(duì)并發(fā)操作不加控制可能會(huì)產(chǎn)生不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)的完整性。并發(fā)控制就是解決這類問(wèn)題，以保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的一致性，即在任何一個(gè)時(shí)刻數(shù)據(jù)庫(kù)都將以相同的形式給用戶提供數(shù)據(jù)。39事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中執(zhí)行的一個(gè)工作單位，它是由用戶定義的一組操作序列。一個(gè)事務(wù)可以是一組SQL語(yǔ)句、一條SQL語(yǔ)句或整個(gè)程序，一個(gè)應(yīng)用程序可以包括多個(gè)事務(wù)。定義事務(wù)的語(yǔ)句有三條：BEGINTRANSACTIONCOMMITROLLBACK5.3.2事務(wù)（Transaction）事務(wù)的開(kāi)始事務(wù)的提交事務(wù)的回滾40事務(wù)的特征原子性（Atomicity）一個(gè)事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單位，事務(wù)在執(zhí)行時(shí)，應(yīng)該遵守“要么不做，要么全做”（NothingorAll）的原則，即不允許完成部分的事務(wù)。一致性（Consistency）事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的作用是數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)。所謂數(shù)據(jù)庫(kù)的一致?tīng)顟B(tài)是指數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)滿足完整性約束。隔離性（Isolation）如果多個(gè)事務(wù)并發(fā)地執(zhí)行，應(yīng)像各個(gè)事務(wù)獨(dú)立執(zhí)行一樣，一個(gè)事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。持久性（Durability）持久性指一個(gè)事務(wù)一旦提交，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的改變就應(yīng)該是持久的，即使數(shù)據(jù)庫(kù)因故障而受到破壞，DBMS也應(yīng)該能夠恢復(fù)。415.3.3并發(fā)操作與數(shù)據(jù)的不一致性[例5-22]并發(fā)取款操作。假設(shè)存款余額R=1000元，甲事務(wù)T1取走存款100元，乙事務(wù)T2取走存款200元，如果正常操作，即甲事務(wù)T1執(zhí)行完畢再執(zhí)行乙事務(wù)T2，存款余額更新后應(yīng)該是700元。但是如果按照如下順序操作，則會(huì)有不同的結(jié)果：（1）甲事務(wù)T1讀取存款余額R=1000元；（2）乙事務(wù)T2讀取存款余額R=1000元；（3）甲事務(wù)T1取走存款100元，修改存款余額R=R-100=900，把R=900寫(xiě)回到數(shù)據(jù)庫(kù)；（4）乙事務(wù)T2取走存款200元，修改存款余額R=R-200=800，把R=800寫(xiě)回到數(shù)據(jù)庫(kù)；結(jié)果兩個(gè)事務(wù)共取走存款300元，而數(shù)據(jù)庫(kù)中的存款卻只少了200元。得到這種錯(cuò)誤的結(jié)果是由甲乙兩個(gè)事務(wù)并發(fā)操作引起的。42數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)操作導(dǎo)致的數(shù)據(jù)庫(kù)不一致性主要有以下三種：丟失更新（LostUpdate）當(dāng)兩個(gè)事務(wù)T1和T2讀入同一數(shù)據(jù)，并發(fā)執(zhí)行修改操作時(shí)，T2把T1或T1把T2的修改結(jié)果覆蓋掉，造成了數(shù)據(jù)的丟失更新問(wèn)題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。污讀（DirtyRead）事務(wù)T1更新了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2讀取了更新后的數(shù)據(jù)R，事務(wù)T1由于某種原因被撤銷，修改無(wú)效，數(shù)據(jù)R恢復(fù)原值。事務(wù)T2得到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容不一致，這種情況稱為“污讀”。不可重讀（UnrepeatableRead）事務(wù)T1讀取了數(shù)據(jù)R，事務(wù)T2讀取并更新了數(shù)據(jù)R，當(dāng)事務(wù)T1再讀取數(shù)據(jù)R以進(jìn)行核對(duì)時(shí)，得到的兩次讀取值不一致，這種情況稱為“不可重讀”。435.3.4封鎖實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的方法主要有兩種：封鎖（Lock）技術(shù)和時(shí)標(biāo)（Timestamping）技術(shù)。封鎖類型（LockType）所謂封鎖就是當(dāng)一個(gè)事務(wù)在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象（可以是數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、數(shù)據(jù)集以至整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行操作之前，必須獲得相應(yīng)的鎖，以保證數(shù)據(jù)操作的正確性和一致性。44基本的封鎖類型有兩種排它型封鎖（ExclusiveLock）排它型封鎖又稱寫(xiě)封鎖，簡(jiǎn)稱為X封鎖，它采用的原理是禁止并發(fā)操作。共享封鎖（ShareLock）共享封鎖又稱讀封鎖，簡(jiǎn)稱為S鎖，它采用的原理是允許其他用戶對(duì)同一數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行查詢，但不能對(duì)該數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行修改。封鎖協(xié)議（LockProtocol）封鎖可以保證合理地進(jìn)行并發(fā)控制，保證數(shù)據(jù)的一致性。在封鎖時(shí)，要考慮一定的封鎖規(guī)則，例如，何時(shí)開(kāi)始封鎖、封鎖多長(zhǎng)時(shí)間、何時(shí)釋放等，這些封鎖規(guī)則稱為封鎖協(xié)議。45上面講述過(guò)的并發(fā)操作所帶來(lái)的丟失更新、污讀和不可重讀等數(shù)據(jù)不一致性問(wèn)題，可以通過(guò)三級(jí)封鎖協(xié)議在不同程度上給予解決：一級(jí)封鎖協(xié)議事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)對(duì)象之前必須對(duì)其加X(jué)鎖，直到事務(wù)結(jié)束。二級(jí)封鎖協(xié)議在一級(jí)封鎖協(xié)議的基礎(chǔ)上，另外加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，讀完后釋放S鎖。三級(jí)封鎖協(xié)議在一級(jí)封鎖協(xié)議的基礎(chǔ)上，另外加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，讀完后并不釋放S鎖，而直到事務(wù)T結(jié)束才釋放。46封鎖粒度（LockGranularity）封鎖粒度指封鎖的單位。根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的不同處理，封鎖的對(duì)象可以是這樣一些邏輯單元：字段、記錄、表、數(shù)據(jù)庫(kù)等，封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象的大小叫封鎖粒度。封鎖粒度越小，系統(tǒng)中能夠被封鎖的對(duì)象就越多，并發(fā)度越高，但封鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷也就越大。封鎖粒度越大，系統(tǒng)中能夠被封鎖的對(duì)象就越少，并發(fā)度越低，封鎖機(jī)構(gòu)越簡(jiǎn)單，相應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)銷也就越小。47死鎖和活鎖活鎖（Livelock）當(dāng)某個(gè)事務(wù)請(qǐng)求對(duì)某一數(shù)據(jù)進(jìn)行排它性封鎖時(shí)，由于其他事務(wù)對(duì)該數(shù)據(jù)的操作而使這個(gè)事務(wù)處于永久等待狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為活鎖。死鎖（Deadlock）在同時(shí)處于等待狀態(tài)的兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)中，其中的每一個(gè)在它能夠進(jìn)行之前，都等待著某個(gè)數(shù)據(jù)，而這個(gè)數(shù)據(jù)已被它們中的某個(gè)事務(wù)所封鎖，這種狀態(tài)稱為死鎖。死鎖產(chǎn)生的條件:互斥條件：一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象一次只能被一個(gè)事務(wù)所使用，即對(duì)數(shù)據(jù)的封鎖采用排它式。不可搶占條件：一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象只能被占有它的事務(wù)所釋放，而不能被別的事務(wù)強(qiáng)行搶占。部分分配條件：一個(gè)事務(wù)已經(jīng)封鎖分給它的數(shù)據(jù)對(duì)象，但仍然要求封鎖其他數(shù)據(jù)。循環(huán)等待條件：允許等待其他事務(wù)釋放數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)處于加鎖請(qǐng)求相互等待的狀態(tài)。48數(shù)據(jù)RT1T2

事務(wù)依賴圖

死鎖的預(yù)防一次加鎖法:一每個(gè)事物必須將所有要使用的數(shù)據(jù)對(duì)象全部依次加鎖，并要求加鎖成功，只要一個(gè)加鎖不成功，表示本次加鎖失敗，則應(yīng)該立即釋放所有加鎖成功的數(shù)據(jù)對(duì)象，然后重新開(kāi)始加鎖。順序加鎖法:是預(yù)先對(duì)所有可加鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象規(guī)定一個(gè)加鎖順序，每個(gè)事務(wù)都需要按此順序加鎖，在釋放時(shí)，按逆序進(jìn)行。死鎖的診斷與解除如果在事務(wù)依賴圖中沿著箭頭方向存在一個(gè)循環(huán)，那么死鎖的條件就形成了，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)死鎖。選擇一個(gè)處理死鎖代價(jià)最小的事務(wù)，將其撤銷以解除死鎖。495.4數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)系統(tǒng)必須具有檢測(cè)故障并把數(shù)據(jù)從錯(cuò)誤狀態(tài)中恢復(fù)到某一正確狀態(tài)的功能，這就是數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)的基本原理就是利用存儲(chǔ)在系統(tǒng)其他地方的冗余數(shù)據(jù)來(lái)修復(fù)?；謴?fù)系統(tǒng)應(yīng)該提供兩種類型的功能：生成冗余數(shù)據(jù)對(duì)可能發(fā)生的故障作某些準(zhǔn)備冗余重建利用這些冗余數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)登記日志文件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)50登記日志文件日志文件是用來(lái)記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新操作的文件。典型的日志文件主要包含以下內(nèi)容：