DBMS 中串行和非串行调度的计算

介绍

在数据库管理系统（DBMS）中，调度是指对并发事务的执行顺序进行管理的过程。调度的目标是保证事务的一致性和隔离性，同时最大化系统的并发性能。

在调度中，串行调度是指事务按照顺序依次执行的方式，而非串行调度是指事务并发执行的方式。本文将介绍串行和非串行调度的计算方式，以及它们的优缺点。

串行调度的计算

串行调度的计算比较简单，可以通过在事务之间建立一个先后顺序的依赖关系图来实现。具体步骤如下：

1. 对于给定的一组事务，构建一个事务依赖关系图。图中的节点表示事务，边表示事务之间的依赖关系。如果事务 A 依赖于事务 B 的结果，则在图中添加一条从节点 B 指向节点 A 的边。
2. 对事务依赖关系图进行拓扑排序，得到一个有序的事务序列。
3. 按照事务序列的顺序执行事务，确保每个事务只在前面的事务完成后才能执行。

串行调度的优点是简单易懂，保证了事务的一致性和隔离性。然而，由于串行调度只允许一个事务在任意时刻执行，导致了较低的并发性能。

非串行调度的计算

非串行调度是实现并发执行的一种方式，在保证事务一致性和隔离性的前提下，允许多个事务并发执行。非串行调度的计算相对复杂，通常使用以下算法之一：

基于锁的调度算法

基于锁的调度算法，通过在事务读写数据时使用锁进行协调，确保事务之间不会产生冲突。常见的基于锁的调度算法有两阶段锁协议（Two-Phase Locking Protocol）、多粒度锁（Multigranularity Locking）等。

基于时间戳的调度算法

基于时间戳的调度算法，为每个事务分配一个唯一的时间戳，通过比较事务的时间戳来判断它们的执行顺序。常见的基于时间戳的调度算法有基于等待时间的优先级调度（Wait-Die）和基于事务开始时间的优先级调度（Wound-Wait）等。

基于割点的调度算法

基于割点的调度算法，通过将事务的执行过程划分为一系列的阶段，其中阶段与数据读写操作相关联。利用阶段之间的不相关性，可以实现并发执行。常见的基于割点的调度算法有基于冲突图的调度算法等。

非串行调度的优点是可以提高系统的并发性能，允许多个事务同时执行。然而，由于引入了并发控制机制，可能会增加系统的复杂性和开销。

总结

串行调度和非串行调度是DBMS中调度的两种基本方式。串行调度保证了事务的一致性和隔离性，但并发性能较低；非串行调度允许多个事务并发执行，提高了并发性能，但引入了复杂性和开销。在实际应用中，需要根据具体场景选择合适的调度方式。