Day 07 - 数据库70题：试题 12-25

参考重点：教材第 4 章安全性、第 5 章完整性、第 11 章恢复技术、第 12 章并发控制。

12. 数据库保护的四个方面各防止什么错误的发生？

答案：

数据库保护包括安全性、完整性、并发控制和恢复四方面。

安全性：防止非法用户或越权用户访问、泄露、篡改、破坏数据。
完整性：防止不符合语义的数据进入数据库，例如主键重复、外键悬空、成绩超过范围。
并发控制：防止多个事务交叉执行造成丢失修改、读脏数据、不可重复读、不一致分析。
恢复：防止事务故障、系统故障、介质故障后数据库停留在错误或不一致状态。

讲解：可以把这四类保护记成“谁能动数据、数据是否合法、多事务怎么动、出故障怎么补救”。

13. 试解释 `COMMIT` 语句和 `ROLLBACK` 语句。

答案：

COMMIT：提交事务，使事务对数据库所做的更新永久生效。
ROLLBACK：回滚事务，撤销当前事务尚未提交的全部更新，使数据库回到事务开始前的一致状态。

SQL Server 示例：

BEGIN TRANSACTION;

UPDATE dbo.Accounts
SET Balance = Balance - 300
WHERE AccountNo = 'A001';

COMMIT TRANSACTION;
-- 如果出现错误，则执行 ROLLBACK TRANSACTION;

讲解：COMMIT 对应持久性，ROLLBACK 对应原子性。事务失败时，已做的局部更新不能留下。

14. 试解释 UNDO 操作和 REDO 操作。

答案：

UNDO：撤销未提交或失败事务已经执行的更新，常利用日志中的旧值把数据改回去。
REDO：重做已提交事务的更新，常利用日志中的新值把提交结果重新写入数据库。

讲解：系统崩溃时，内存中已提交事务的结果可能尚未写到磁盘，所以要 REDO；未提交事务的部分结果可能已经写到磁盘，所以要 UNDO。

15. DBS 运行中一般有哪几类故障？

答案：

常见故障包括：

事务故障：某个事务因逻辑错误、死锁回滚等提前终止。
系统故障：断电、操作系统崩溃等导致系统停止运行，但外存数据库未损坏。
介质故障：磁盘等外存介质损坏，导致数据库文件部分或全部丢失。
计算机病毒、恶意破坏或其他灾难性故障。

讲解：事务故障和系统故障通常可由 DBMS 自动恢复；介质故障需要后援副本和日志，往往需要 DBA 参与。

16. 试叙述 DB 的并发控制与恢复的关系。

答案：

并发控制和恢复都是为了维护数据库一致性。并发控制在正常运行时保证多个事务隔离执行，恢复在故障后保证已提交事务不丢失、未提交事务不残留。

讲解：

并发控制解决“同时执行会不会互相干扰”。
恢复解决“执行中出故障后怎样回到一致状态”。
严格两段锁等协议能避免级联回滚，使恢复更简单。
日志记录必须反映事务更新顺序，才能正确 UNDO 和 REDO。

17. 试叙述基本封锁类型的含义。

答案：

基本封锁类型有共享锁和排他锁。

共享锁（S 锁）：事务对数据对象加 S 锁后，可以读该对象，其他事务也可以再加 S 锁读，但不能加 X 锁写。
排他锁（X 锁）：事务对数据对象加 X 锁后，可以读写该对象，其他事务不能再加 S 锁或 X 锁。

讲解：相容性表要记住：S-S 相容，S-X 不相容，X-X 不相容。

18. 有些事务只要读数据，为什么要加 S 锁？

答案：

只读事务加 S 锁是为了防止读到正在被其他事务修改但尚未提交的数据，也防止读的过程中数据被改掉，从而保证隔离性。

讲解：如果读操作不加锁，可能发生读脏数据或不可重复读。S 锁允许多个读事务并发，但会阻止写事务同时修改同一对象。

19. 试叙述两段锁协议。

答案：

两段锁协议规定每个事务的封锁过程分成两个阶段：

扩展阶段：事务可以申请并获得新的锁，但不能释放任何锁。
收缩阶段：事务可以释放锁，但不能再申请新的锁。

讲解：所有事务遵循两段锁协议时，所产生的并发调度是冲突可串行化的。两段锁协议不能保证不死锁；严格两段锁要求写锁通常保持到事务结束，可避免级联回滚。

20. 列举基于日志的恢复方法的实现要点。

答案：

实现要点包括：

对每次更新登记日志，记录事务号、数据对象、旧值、新值等。
遵守先写日志原则（WAL）：更新数据页写入磁盘前，对应日志必须先写入稳定存储。
事务提交时必须先写入提交日志记录。
周期性建立检查点，减少恢复时扫描日志的范围。
恢复时对已提交但可能未落盘的事务执行 REDO，对未提交事务执行 UNDO。

讲解：日志是恢复的“时间线”。没有日志，就无法知道哪些修改要重做、哪些修改要撤销。

21. 列举三种解决死锁的常用方法。

答案：

死锁预防：规定资源申请顺序，或采用时间戳策略，如 wait-die、wound-wait。
死锁检测与解除：构造等待图，发现环后回滚某个事务释放资源。
超时法：事务等待超过阈值就认为可能死锁，主动回滚。

讲解：预防法开销可能较大但避免死锁；检测法允许死锁发生再处理；超时法简单但可能误判。

22. 什么叫转储？转储有什么作用？

答案：

转储是定期将数据库复制到后援存储介质上，形成数据库后援副本的过程。作用是在介质故障或严重破坏后，用后援副本和日志恢复数据库。

讲解：转储分静态转储和动态转储。静态转储期间不允许更新，简单但影响服务；动态转储允许并发事务执行，但必须配合日志。

23. 简述 DBMS 实现完整性的方法。

答案：

DBMS 实现完整性通常包括三步：

定义完整性约束：主键、外键、UNIQUE、NOT NULL、CHECK、触发器等。
检查完整性约束：在插入、删除、修改时自动检查。
违约处理：拒绝操作，或按规则级联更新、级联删除、置空、置默认值。

SQL Server 示例：

CREATE TABLE dbo.Score (
    Sno varchar(20) NOT NULL,
    Cno varchar(20) NOT NULL,
    Grade decimal(5, 2) NULL,
    CONSTRAINT PK_Score PRIMARY KEY (Sno, Cno),
    CONSTRAINT CK_Score_Grade CHECK (Grade BETWEEN 0 AND 100)
);

讲解：完整性是“数据是否合理”的问题，不能只靠应用程序检查，应该尽量交给 DBMS 统一约束。

24. 试叙述完整性分类。

答案：

常见分类有：

按关系模型基本规则：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。
按约束对象：属性级约束、元组级约束、关系级约束。
按状态变化：静态约束和动态约束。

讲解：考试最常考的是前三类。实体完整性约束主键，参照完整性约束外键，用户定义完整性表达具体业务规则。

25. 数据库安全性与完整性有什么区别？

答案：

安全性关注防止未授权访问和非法使用；完整性关注数据是否正确、有效、相容。

讲解：

安全性问的是：“这个用户有没有资格看或改？”
完整性问的是：“这个数据值本身合不合法？”
例子：无权限用户查看成绩表是安全性问题；成绩写成 150 是完整性问题。