并发控制是现代计算系统的一个重要方面，尤其是在代理服务器环境中。它是一种用于管理对共享资源的同时访问的方法，可确保多个用户或进程可以与它们交互而不会导致数据不一致或冲突。并发控制的主要目标是在最大限度地提高性能和效率的同时保持数据的完整性和一致性。
并发控制的起源和首次提及
并发控制的概念可以追溯到多用户系统盛行的早期计算时代。并发控制的首次提及可以追溯到 20 世纪 60 年代和 70 年代，当时数据库和事务处理系统开始流行。在此期间，处理并发事务而不产生干扰的需求成为一项关键挑战。
关于并发控制的详细信息
并发控制解决了多个用户或进程同时尝试访问共享资源的问题。如果没有适当的控制机制，并发操作可能会导致各种问题，例如：
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丢失的更新： 当两个或多个事务尝试同时更新同一资源时，一个更新可能会丢失，从而导致数据不一致。
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脏读： 一个事务读取了另一个事务修改的尚未提交的数据，导致信息检索不正确。
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不可重复读取： 当一个事务在执行过程中多次读取相同的数据时，它可能会发现由于其他事务所做的更新而不同的值。
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幻读： 一个事务读取一组数据，在其执行期间，另一个事务插入或删除行，导致第一个事务观察到多余或丢失的记录。
并发控制的内部结构。并发控制的工作原理
并发控制采用各种技术来有效地管理并发访问。这些技术大致可分为两类：
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悲观并发控制： 在这种方法中，采用基于锁的机制来防止其他用户在事务使用资源时访问该资源。这种方法是“悲观的”，因为它假设冲突可能会发生并采取预防措施来防止冲突。常见的锁类型包括：
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共享锁（S锁）： 允许多个事务同时读取资源但阻止写访问。
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排他锁（X-lock）： 确保独占访问，防止任何其他事务读取或写入资源。
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乐观并发控制： 这种方法假设冲突很少发生，并且不使用锁。相反，它允许事务在不阻塞的情况下继续进行。在提交之前，系统会检查冲突并确保数据一致性。如果检测到冲突，则回滚事务，并重复该过程直到成功。
并发控制的关键特性分析
并发控制的主要特点包括：
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隔离： 确保每个事务都与其他事务隔离执行，以防止干扰并保持一致性。
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锁粒度： 确定锁的大小和范围以在并发性和资源争用之间取得平衡。
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死锁处理： 实施机制来检测并解决当事务相互等待彼此释放锁时发生的死锁。
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交易持久性： 保证一旦事务提交，其更改是永久性的，并且不受系统故障的影响。
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并发控制算法： 使用各种算法（例如两阶段锁定 (2PL)、时间戳排序和可序列化快照隔离 (SSI)）来管理并发访问。
并发控制的类型
根据并发控制的方法，可以将其分为以下几类：
| 类型 | 描述 |
|---|---|
| 悲观并发控制 | 使用锁来防止并发访问资源。 |
| 乐观并发控制 | 允许并发访问并在提交之前检查冲突。 |
并发控制在各种场景中都至关重要，包括：
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数据库管理系统： 确保多用户数据库环境中的数据一致性和完整性。
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代理服务器： 管理来自多个客户端的同时请求，以提供高效可靠的服务。
与并发控制相关的问题包括：
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性能开销： 基于锁的方法可能会导致争用并降低性能。
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死锁： 等待彼此锁的事务可能会导致死锁情况。
针对这些问题，采用了死锁检测与解决算法、锁管理优化、并发控制参数微调等解决方案。
主要特点及与同类术语的其他比较
| 特征 | 并发控制 | 并行性 |
|---|---|---|
| 目的 | 管理并发访问 | 同时执行 |
| 重点 | 数据一致性 | 增强性能 |
| 用法 | 数据库、代理服务器 | CPU 密集型任务 |
| 密钥机制 | 锁、时间戳排序 | 线程和进程拆分 |
随着技术的发展，并发控制的新技术和方法将不断涌现。未来一些潜在的发展包括：
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高级无锁算法： 研究和开发无锁和无等待算法，以最大限度地减少争用并提高性能。
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分布式并发控制： 管理分布式系统和云环境中的并发性以应对可扩展性挑战。
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机器学习集成： 利用机器学习模型根据工作负载和资源使用模式预测和优化并发控制机制。
如何使用代理服务器或与并发控制关联
代理服务器在管理和分发客户端请求到后端服务器方面发挥着至关重要的作用，充当客户端和资源之间的中介。通过实施并发控制机制，代理服务器可以高效地处理同时发生的客户端请求，同时确保数据完整性并防止数据不一致。
代理服务器中的并发控制有助于：
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防止多个客户端同时请求同一资源时发生冲突。
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通过有效管理并发请求来优化资源利用率。
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提高整体系统性能和响应能力。
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