Day 12 - 数据库70题：综合题 62-71

参考重点：教材第 5 章完整性，第 11 章恢复技术，第 12 章并发控制。SQL 均按 SQL Server 写法。

62. 什么是数据库的转储？转储的意义是什么？

答案：

数据库转储是把数据库复制到后援存储介质上，形成后援副本的过程。意义是在数据库遭到破坏，尤其是发生介质故障时，可用后援副本和日志文件恢复数据库。

讲解：转储是恢复的基础。静态转储简单但影响业务；动态转储允许业务运行，但必须配合日志保证一致性。

63. 为什么要建立日志文件？

答案：

日志文件记录事务对数据库的更新操作，是事务故障和系统故障恢复的依据。通过日志可以撤销未提交事务、重做已提交事务，并配合检查点提高恢复效率。

讲解：日志通常记录事务标识、操作类型、数据对象、旧值、新值等。必须遵守先写日志原则：数据页写盘前，相应日志先写入稳定存储。

64. 怎样进行系统故障的恢复？

答案：

系统故障恢复一般步骤：

1. 从最近检查点开始扫描日志。
2. 找出故障时已经提交但可能未完全写盘的事务，执行 REDO。
3. 找出故障时尚未提交的事务，执行 UNDO。
4. 恢复结束后数据库回到一致状态。

讲解：系统故障不破坏外存数据库文件，但会丢失内存缓冲区内容。因此既可能需要重做提交事务，也可能需要撤销未提交事务。

65. 怎样进行介质故障的恢复？

答案：

介质故障恢复一般步骤：

1. 更换或修复故障介质。
2. 装入最近一次数据库后援副本。
3. 利用转储以来的日志文件，重做已经提交的事务。
4. 必要时撤销未提交事务，使数据库达到一致状态。

讲解：介质故障会损坏外存数据，因此仅靠日志不够，必须先有数据库备份作为恢复起点。

66. 数据库在运行过程可能产生的故障有哪几类？

答案：

常见故障包括：

1. 事务故障。
2. 系统故障。
3. 介质故障。
4. 计算机病毒、恶意破坏或灾难性故障。

讲解：不同故障需要不同恢复策略。事务故障通常 UNDO 即可；系统故障需要 UNDO/REDO；介质故障需要备份和日志。

67. 叙述数据库的并发控制。

答案：

数据库并发控制是 DBMS 对多个事务同时访问同一数据的操作进行调度和协调，使并发执行结果等价于某个串行执行结果，从而保持数据库一致性。

常用方法：

• 封锁机制和两段锁协议。
• 时间戳排序。
• 多版本并发控制（MVCC）。
• 设置事务隔离级别。

讲解：并发控制的目标不是消灭并发，而是在高并发和正确性之间平衡。教材重点是封锁、封锁协议、可串行化和死锁处理。

68. 在数据库保护中，安全性和完整性有何区别？

答案：

• 安全性：保护数据库免受非法访问、非法使用、泄露或破坏。
• 完整性：保证数据库中的数据正确、有效、相容，符合语义约束。

例子：

• 用户没有权限查看成绩表却试图查询，这是安全性问题。
• 成绩被写成 150 分，这是完整性问题。

讲解：安全性管“谁能做”，完整性管“做出来的数据是否合法”。

69. 设数据库含 S、C、D 三个关系表，使用 SQL Server 设置各个表操作之间的完整性约束。

题面关系：

S

C

D

答案：

CREATE TABLE dbo.S (
    学号 varchar(20) NOT NULL,
    姓名 nvarchar(50) NOT NULL,
    班号 varchar(20) NOT NULL,
    CONSTRAINT PK_S PRIMARY KEY (学号)
);

CREATE TABLE dbo.C (
    课程号 varchar(20) NOT NULL,
    课程名称 nvarchar(100) NOT NULL,
    CONSTRAINT PK_C PRIMARY KEY (课程号),
    CONSTRAINT UQ_C_课程名称 UNIQUE (课程名称)
);

CREATE TABLE dbo.D (
    学号 varchar(20) NOT NULL,
    课程号 varchar(20) NOT NULL,
    分数 decimal(5, 2) NULL,
    CONSTRAINT PK_D PRIMARY KEY (学号, 课程号),
    CONSTRAINT FK_D_S FOREIGN KEY (学号)
        REFERENCES dbo.S(学号)
        ON UPDATE CASCADE
        ON DELETE NO ACTION,
    CONSTRAINT FK_D_C FOREIGN KEY (课程号)
        REFERENCES dbo.C(课程号)
        ON UPDATE CASCADE
        ON DELETE NO ACTION,
    CONSTRAINT CK_D_分数 CHECK (分数 BETWEEN 0 AND 100)
);

讲解：

• S.学号 和 C.课程号 是实体完整性。
• D(学号, 课程号) 是选课表组合主键，保证同一学生同一课程只有一条成绩。
• D.学号、D.课程号 是外键，保证参照完整性。
• CHECK 保证用户定义完整性。
• ON DELETE NO ACTION 表示有选课记录时不能随便删除学生或课程；如果业务要求删除学生时同步删除成绩，可改成 ON DELETE CASCADE。

70. 设有三个事务 T1、T2 和 T3，动作分别为：T1: A=A+2，T2: A=A*2，T3: A=A**2。假定这三个事务允许并行操作，讨论它们可能实施的调度。

答案：

若要求正确并发，调度结果应等价于某个串行调度。设初值为 A=a，三个事务的 6 种串行顺序结果为：

讲解：这三个操作都读写同一数据 A，彼此不交换顺序。例如先加 2 再乘 2，与先乘 2 再加 2 结果不同。因此正确调度必须可串行化。实际系统中可让每个事务对 A 加 X 锁并保持到提交，这样并发执行会退化为某个串行顺序，但结果正确。

71. 假设存款余额 X=1000 元，甲事务取走 300 元，乙事务取走 200 元，执行时间如下。如何实现这两个事务的并发控制？

题面调度：

答案：

该调度会产生丢失修改。甲、乙都读到 X=1000，甲写回 700，乙再按旧值写回 800，最终余额可能为 800，甲的取款被覆盖；正确结果应为 500。

可用排他锁或可串行化事务控制：

-- 甲事务
BEGIN TRANSACTION;

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

COMMIT TRANSACTION;

-- 乙事务
BEGIN TRANSACTION;

UPDATE dbo.Accounts
SET Balance = Balance - 200
WHERE AccountNo = 'X';

COMMIT TRANSACTION;

若必须先读再算，可在 SQL Server 中使用更新锁和保持锁：

BEGIN TRANSACTION;

DECLARE @x decimal(12, 2);

SELECT @x = Balance
FROM dbo.Accounts WITH (UPDLOCK, HOLDLOCK)
WHERE AccountNo = 'X';

UPDATE dbo.Accounts
SET Balance = @x - 300
WHERE AccountNo = 'X';

COMMIT TRANSACTION;

讲解：UPDLOCK, HOLDLOCK 使事务在读取余额时就锁住该行，并保持到事务结束，另一个事务必须等待。这样两个取款事务按某个串行顺序执行，最终余额为 1000 - 300 - 200 = 500。