分布实时数据库系统中事务处理的研究
实时数据库调度策略研究
度 即为事务 安排 合理 的优先 级 。 １１ 先 来 先 服 务 算 法 （ ｉｓ ｏ ｉ ｔ ｅ ｖｒ Ｆ Ｓ） ． Ｆｒｔ ｍｅＦｒ ｒｅ 。 ＣＦ Ｃ ｓＳ
Ｆ Ｆ 以释放 时 间 （ ｌａｅｔ ） 标准 安排 事务 的优 先 级 。 ＣＳ ｒ ｅｓ ｍｅ 为 ｅ ｉ
释 放 时 间 是 实 时 数 据 库 处 理 一 个 事 务 的 最 早 开 始 时 间 。 放 时 释
１ 事 务调 度 算 法
实 时事 务 的调度 和并 发 控制 都 是基 于 事务 的 优先 级 进行
的， 因此 ， 何 分 配 事 务 的 优 先 级 是 一 个 重 要 的 问 题 ， 务 的 调 如 事
资源 的浪 费 ， 者可能 使大 量等 待 的事 务被 延误 。 后 １ ． 最小 松 弛度优 先算 法 （ ｅ ｓ ｌｃ ｉｓ。 Ｆ ） ３ Ｌ ａ ｔ ａｋＦ ｒｔＬＳ Ｓ
资源 。作 为早 期提 出的动 态实 时调 度算法 ， 在一 定程 度上 满 它
足 了实 时 数 据 库 的 时 间 限 制 要 求 ． 被 详 细 研 究 在 不 同 环 境 中 并
止 时 间
域 中 ，配 以适 当的超 时处 理算 法 和并发 控 制协 议 ，Ｄ 是 十分 ＥＦ
有效 的。 Ｅ Ｆ目 的 是 使 得 最 需 要 处 理 的 事 务 首 先 获 得 数 据 库 中 的 Ｄ
１ ． 系 统 运 行 时 间 估 计 （ ｎｔ ｅｅｔ ｔ ，ｅ ．２ ３ ｕ ｉ ｒ ｍ ｓｍａｅ ｒ ） ｉ ｔ
使用 与事务截止 时间有关 的任何信息 。Ｆ Ｆ 会歧视截 止时 间紧 ＣＳ
迫却较 晚到达 的事 务 ，同时 给予不那 么紧急而到 达时 间早 的事
务较 高的优先级 ． 种做法 可能给实 时数据库 系统带来 灾难 。 这 １ ． 最 早 截 止 时 间 优 先 算 法 ｛ ａ ｌ ｓ ａ ｌ ｅＦ ｒｔＥ ２ Ｅ ｒ ｅｔ ｉ Ｄｅｄｉ ｉ 。 ＤＦ） ｎ ｓ Ｅ Ｆ Ｄ 以截 止 时 间 为 标 准 安 排 事 务 的 优 先 级 。 某 些 应 用 领 在
实时系统中的实时数据库技术与应用(九)
实时系统中的实时数据库技术与应用一、引言随着科技的不断发展，实时系统在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
实时数据库作为实时系统的核心组成部分之一，为实时数据的存储、查询和处理提供了关键的技术支持。
二、实时数据库技术的基本原理实时数据库技术是指一种能够在指定时间范围内对实时数据进行高效存储、查询和处理的技术。
它通过采用特殊的数据结构和算法，实现对实时数据的快速读写和实时更新。
实时数据库技术的基本原理包括以下几个方面：1. 数据存储：实时数据库采用了高效的数据存储结构，如索引、哈希表等，以提高数据的读写效率。
同时，为了保证数据的实时性，实时数据库还采用了一些数据压缩和压缩算法，以减少数据在存储和传输过程中的时间和空间开销。
2. 数据查询：实时数据库通过引入查询优化器和查询执行引擎等技术，对用户的查询请求进行高效处理。
它利用索引和预先计算的统计信息，选择最优的查询计划，并通过并行处理和分布式计算等技术，提高查询的响应速度和并发处理能力。
3. 数据处理：实时数据库为实时数据的处理提供了高效的机制。
它支持实时数据的实时更新和实时计算，将数据的更新和计算结果即时地反映到数据库中。
实时数据库还支持各种复杂的数据操作，如聚合查询、事务处理等，以满足不同应用场景下的需求。
三、实时数据库的应用领域实时数据库技术在许多领域都得到了广泛的应用，下面将介绍其中一些典型的应用场景。
1. 工业自动化：在工业生产过程中，实时数据库可以用于实时监控和控制。
它可以实时地收集和分析生产数据，及时调整生产参数，并通过实时报警和异常处理等手段，提高生产过程的稳定性和可靠性。
2. 交通管理：实时数据库在交通管理系统中起到重要作用。
它可以实时地采集和处理交通数据，如车辆位置、道路状况等，实时监控交通流量，为驾驶员提供实时导航和路况信息，减少交通拥堵和事故发生的概率。
3. 金融服务：实时数据库在金融服务领域中应用广泛。
它可以实时地处理交易数据，如股票成交、资金流动等，以满足交易系统对低延迟和高吞吐量的需求。
基于Web服务的分布式应用事务处理探讨
处 理
１ ．引言 随着 信息 技术 的高度 发展和 应用 的不 断深入 ，传统 的 企业应用 环境 正在逐 步朝 网络环境 转移 ，其 信息系 统应 用 模 式也 逐步趋 于分布 式 。Ｗｅ ｂ服务 是一 种面 向服务 （Ｏ Ｓ Ａ）
的结构 体系 ， 由标 准 功 能 描 述 语 言 描 述 ， 过 标 准 的 因 特 网 通 协 议 ， 用 定 义 好 的 接 口进 行 交 互 ， 有 可 集 成 性 能 强 、 使 具 互 操 作 性 好 、 合 度 低 、 装 性 好 等 特 性 ， 进 行 分库被 改动 时，必须 采取相 应 的措施 以保证 另外 的数据节 点也 实时地刷 新 自身 的数据 ； 外 ， 此 如 果进行 某个 事务 ，涉 及到 多个分 支机 构局 部数据 库 的数据
更新 ， 事务处理应 能正常进 行 。 该
样， 可将相关 的数据库操 作 （ 除记录 、 删 追加记录 、 更新 记录） 组合成事 务的描述 ， 表示某个 具体事务 消息 。为对事 务消息
３ ．分布式应 用的事务处 理 由于企业的信息系统是分布式部署的 ，各 个分支机构之 间基本上 是以“ 复合 网” 的模式联 结， 且其 中一些节 点不 能保
持永远在线。 因此， 以结合分布式事务处理 ， 公司总部 （ 可 在 中
心 节 点） 置 一 个 用 于 交 换 事 务 数 据 的交 换 中心 节 点 ， 此 节 设 在
务 。随着 网络技术 的发展和应用 需求 的变化 ， 务处理发展 事 成 为 了分布 式事务 处理 ，分布 式事 务 已成 为构造 可靠 分布 式应用 的基础 。实现分布 式事务 的关键技术包 括事务控 制、 事 务提交与 故障恢 复等 。因此 如何将 分布 式事 务处 理与 网 络应用集 成在一起就 成 了 目前 的研 究热 点。 若 在分布 式应 用系统 中采 用数据 库集 中 的模 式 ，会 为 骨干 网带来 大量 的流 量。因此， 用 的数 据存 储模式往往 是 采
分布实时数据库系统中事务处理的研究
第 ２期
钟 远 明等 ： 分布实 时数据 库系统 中事 务处 理的研究
分 布 实 时数 据 库 系统 中事 务处 理 的研 究
钟 远 明 ，奚 建 清
（． １ 菲夸特 系统 网络公 司，广 东 广州 ５ ０６ ；２ 华 南理 工 大 学 计 算机 科 学与 工程 系 ，广 东 广 ｊ １６ ５ ． “
Ｓｕ ｙ ｏ ｒｎ ａ ｔ ｎ Ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ Ｄｉｔｉｕ ｅ ａ—ｉ ｔｂ ｓ ｙ ｔｍ ｔｄ ｎ Ｔ ａ ｓ ｃｉ ｒｃ ｓｉｇｉ ｓｒｂ ｔｄ Ｒｅ ｌｔ ｏ ｍｅ Ｄａａ ａ ｅ Ｓ ｓｅ
ＺＨＯＮＧ ａ — ｉｇ Ｙｕ ｎ ｒ ｎ ｕ
ｘ ｍｑ ｇ Ｉｈ － ２ Ｊ ｉ ｎ
，
ｃ 神 Ｍ，
础 ５ ０４ ．ｈｗ 、 １６ １ ｃ
Ａｂｔａｃ Ｔ ａ ｓ ｃｉｎ ｅ ｄ ｔ ｅ ｈ ｅ ｄｉｅｃ ｎｓ ａｎ ｎ Ｄｉｔｉｕｅ ａ— ｍｅＤａａ ａ Ｓ ｓｅ ． ｅｐａ ｅ ｒｓｎｔ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ｓｒ ｔ－ ｒｎ ａｔｏ ｓ ｎｅ ｏ ｍｅ ｔｔｅ ｄ ａ ｌ ｏ ｔ ｉｔｉ ｓｒｂ ｔｄＲｅ ｌｔ ｔｂ ． ｙ ｔｍ Ｔｈ ｐ ｒｐｅ ｅ ｓｔｅ ｒｓａｃ ｎ ｒ ｉ ￣ ｎ ｔ ｓｃｉ ｒｃ ｓｉｇ ｉ ｉ ｒｎ ａ ｔ ｎ ｐｏ ｅｓｎ ｎ ＤＲＴＤＢＳ ｓｉ ｏ ｕ ｎ ｂ ｔ ｏ ｎ ｔｐｏ ｅｓｎ ｎ ｏ ｃ ｒｅ ｃ ｏ ｔ ｌ ｏ ｅ ｓｂｅ ｄ ｓｇ ｓａ ｔｏ ａ ｏ ，ｈ ｆｃ ｓｏ ｏｈ ｃ ｎ ｉ ｒ ｃ ｓｉｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｕｒｎ ｙｃ ｎｒ Ｓ ｍｅ ｆａｉｌ ｅｉｎ ｎｄ ｍｅ ｄｓ ｔ ｎ ｏ ｈ ａ ａｓ ｄ ｒ ｓｅ ｎ ｔＬ ｐ ｐ ｒｂ ｓｄ ｏ ｅ ｉｅ ｆＯｐｉ ｓｉ ｎｒｌａ ｄ Ｖｉｔｌ ｃ ｃ ｍｅｅｅ ＂ ｌｏ ａ ｄ ｅ ｓｄ ｉ Ｉ ａ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｄ ａｏ ｔ ｈ ｍｉｔ Ｃｏ ｔ ｎ ｒｕａ Ｌｏ ｋ ｓｈｅ ｒ ｃ ｏ
移动实时数据库系统的研究
关键 词： 移动实时数据库 移动事务模型 数据复制和缓存 数据广播 故障恢复
中图分类号 ： Ｐ ９ ３２ Ｆ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ７ －３ ９ （ ０ ８ Ｉ （） ０ ３ ０ １ ２ ７ １２ ０ ） ｌｃ一Ｏ １ － １ ６
随着移动通信技术 的迅速 发展和 使用 ， 移 动实时数据库 系统（ ＭＲＴＤＢＳ 正开始受到越 ） 来越 多的研究 人员的 关注 。一 般认为 移动实 时数据库 系统就是移动环（Ｎ Ｍ 网络和 无线 ￣ ＧＳ 局 域 网） 支 持 的 实 时 数 据 库 系统 。 移 动 实 时 所 数据 库 系统 涉及到信 息处理技 术 、分布式 计 算技术 、移动通讯技术、实时处理技术等 多个 学科 领域 ， 已受 到这 多个领域 研究者 的关注 ， 特 别在数据库领域 ， 已成 为新的研究热点 。 目 前， 国内外对 于移动实时数 据库的研 究不 多， 主要集 中在对单一 系统 的研 究 ， 如对移动数据 库 的研 究 ， 对 实 时 数 据 库 的 研 究 。 或
高 新 技 术
ＳＥｃ ＆下 Ｈ Ｌ０ Ｃ Ｅ Ｅ Ｎ ０Ｙ Ｊ Ｃ０ ．
皿圃
移 动实时数据库系统的研 究
熊科云 熊旺平 周娴
（ 江西中医学院 江西 南昌 ３ ０ ０ ） ３０ ６
摘 要： 移动实时数据库 系统涉及到信 息处理 技术 、分布式计算技 术 、移动通讯技术 、实时处理技术 等 多个 学科领域 ， 当前信息领 是 域 中前沿 、开创性的课题 。论 文对移动实时数据库 系统的体 系结 构、 系统需求及移动 实时环境 下事务模 型、数据 复制和缓 存 、住王相 关查询 、数据广播 、故 障恢 复等相关研究做 了一个综述
２移动实时数据库的系统需求
事务处理技术的研究综述
事 务
处
理
Ａ Ｓ ｒ ｅ ｆ Ｔ ａ ｓ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｕ ｖ ｙ ｏ ｒ ｎ ａ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｅ ｓ ９ Ｔ ｃ ｎ ｏ ｙ ｔ ｉ １
喻 佳 邓 芳芳
Ｙｕ ｉａ Ｄ Ｊ ｅｎｇ Ｆａ ｆａ ｎｇ ｎｇ
垫
窒
技术。
事务 是恢复处理 的基本 单元 ， 数据恢复 最常用 的技术 是 建立数据转储 和利用 日志文件 。在分 布环境 中， 一个事务被
分成 多个分布子事务 。 子事务不仅要与本地 并发执行的其它
传统的平坦原子事务模型 中，一个事务就是一个 平淡 的 操作序列 ， 没有 内部结构， 具有 Ａ Ｉ Ｃ Ｄ特性 。事务 的调度和 并 发控制满足 可串行化 的正 确性标准 。相 对于传 统的事务模 型， 一些高级事务处理模型应运而生， 如嵌 套事务模型 、 多层 事务模型 、分布 式混合实 时事务模型 、移 动事务处理模型 、 Ｓｇ ｓ分支汇合事务模型 、 ａａ 、 柔性事务模型等 。随着 网络 的出
—
据对 象进行读写操作，这种现象称为对数 据库的并发操作 。
但 是 如 果 对 并 发 操 作 不 进 行 控 制 会 造 成 一 些错 误 ， 么对 并 那
发操作进行的控制称 为并发控制。 基本 的并发控 制技术包括 锁方 法、 时戳方法 、 乐观方法 和多版本机 制 。
键技术， 事务处理 技术主要包括数据库恢复 技术和并发控制
技 术
的
研
究 综 述
（ 华东交通大学 信息学院 ，江 西
南昌 ３ ０ １ ） ３ ０ ３
（ｃｏ ｌｏ ｎ ｏ ｍ ｔ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ，Ｅ ｓ ｈ ｎ ｉ ｏ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ，Ｊ ａ ｇ ｉ Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ ０ ３ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｉｆ ｒ ａ ｉ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｔ Ｃ ｉ ａＪ ａ ｔｎ ｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ｉ ｎ ｘ ａ ｃａ ｇ ３ ０ １ ） 摘 要：本文从事务处理 的定义 出发 ， 首先 阐述 了事务处理技 术的起源 与发展 ， 总结 了并发 与恢复 两个 核心技 术的研 究
实时数据库的事务调度策略分析
时任务都具有多个时间特征 ， 例如 ， 我们所说 的时 间戳 ， 包括 起 始时 间 、 行时 间 、 止 时间 等 。 运 截 由于实时 系 统 的 时 间 特 征 ， Ｒ Ｄ Ｓ设 计 比 使 ＴＢ
较复 杂 ， 要对 很 多 问题 进行 研 究 与 决 策 ： 据 和 需 数 数据 库 的结构 与组 织 ； 务 时 限 的软 硬 性 ； 务 模 事 事 型及 其结 构 特 征 ； 务 的 调 度 策 略 （ 先 级 分 派 、 事 优
先 级 分派 策略 时 ， 要 因地制 宜 。在进 行事 务调 度 还
时 ， 要考 虑事 务 的一 些 要求 和特 点 ， 中 比较 重 还 其
要 的， 如执行事务具有的时间约束和依赖性 、 紧迫
程 度 不 同的事 务处 理要 求 的异样 性等 。
３ 优先级分配策略及其优缺 点
目前普 遍研 究 的调 度方法 是 优先级 调度 策 略 ，
的方式 进行 排 队 ， 后调 度时 由调 度程 序装 载 队列 然 首 的事 务进 行 运 行 。优 先 级 事 务调 度 策 略 的亮点
本文 探讨 和分 析实 时事 务 的调 度 策略 。
２ 实 时数 据 库 的事 务 调 度 问题
实 时数 据 库 系统 是 一 个用 来 处 理具 有 定 时 限
摘 要
实时数据库系统 的事务调度策 略是 系统 用来处理实时事务的调度方法 。基 于调 度事务 的不同类别 产生各异
事务 策略 优先级调度 定 时 调 度
的策略 ， 分析 目前各类 事务调度 策略的优缺点及适应类 型， 提出新的定时调度和传统 的优先级调度相结 合的想法。
关键词
中 图分 类 号
多个 事务 占用 Ｃ Ｕ 的 调度 ， 个 并 发 运 行 事 务 之 Ｐ 多
分布式数据库技术的研究与应用
分布式数据库技术的研究与应用一、概述随着物联网、大数据和云计算等技术的不断发展，数据的存储和管理变得越来越困难。
在这种背景下，分布式数据库技术逐渐成为了解决数据处理问题的重要手段。
本文主要介绍分布式数据库技术的研究现状及其在实际应用中的表现。
二、分布式数据库技术的基本原理1. 数据分片数据分片是分布式数据库技术的基础，它将数据库中的数据按照一定的规则分成多个片段，将这些片段分别存储在不同的节点上。
在数据查询时，分布式数据库系统通过查询每个节点上的数据片段，最终将结果集合并返回。
2. 数据复制为了保证数据的可靠性和高可用性，分布式数据库系统一般会将数据进行复制。
将每个分片的数据分别复制到多个节点上，以提高系统的数据可靠性和可用性。
3. 数据同步数据同步是分布式数据库系统中的一个核心问题。
在每个节点的数据进行修改、添加、删除操作时，需要将这些变更操作同步到其他节点，以保证所有节点的数据一致性。
4. 数据查询优化分布式数据库系统的数据查询需要涉及多个节点，因此在查询优化方面需要考虑多个节点中数据的分布和不同节点之间的通讯成本等因素。
三、分布式数据库技术的研究现状目前，国内外学者已经对分布式数据库技术进行了广泛的研究，并提出了多种不同的解决方案。
其中，以下几种方案是比较典型的：1. 垂直分片在垂直分片方案中，将不同的数据表分得很细，并将其存储在不同的节点上。
此方案适用于各个节点上的数据结构差异较大的情况，例如OLAP（On-Line Analytical Processing）场景中的数据仓库。
2. 水平分片在水平分片方案中，将同一个数据表中的数据分为多个片段，每个片段存储在不同的节点上。
此方案适用于各个节点上的数据结构基本相同的情况，例如OLTP（On-Line Transaction Processing）场景中的电子商务系统。
3. 数据复制方案数据复制方案将每个分片的数据复制到多个节点上，以提高系统的数据可靠性和可用性。
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收稿日期:2001203205基金项目:广东省重点攻关资助项目(99B01702G )分布实时数据库系统中事务处理的研究3钟远明1,奚建清2(11菲奈特系统网络公司,广东广州510665;21华南理工大学计算机科学与工程系,广东广州510641)摘 要:分布实时数据库系统中,事务的执行受到时间期限的约束。
在分析原有理论的基础上,对分布实时数据库系统中的事务处理进行了研究,重点探讨了提交处理和并发控制两方面,并结合乐观法和虚拟锁等技术的思想,提出了几种新的设计构思。
关键词:事务;执行期限;分布;实时;提交处理;并发控制中图法分类号:TP391172;TP39311 文献标识码:A 文章编号:100123695(2002)022*******Study on Transaction Processing in Distributed Real 2time Database SystemZH ONG Y uan 2ming 1,XI Jian 2qing 2(11Fenet Royalstone Lompany Ltd.,Guangzhou Guangdong 510665,China ;21Dept.o f Computer Science &Engineering ,South China University o f Technology ,Guangzhou Guangdong 510641,China )Abstract :T ransactions need to meet the deadline constraint in Distributed Real 2time Database System.T he paper presents the research in transaction processing in DRT DBS with focus on b oth commit processing and concurrency control.S ome feasible designs and meth ods are als o addressed in this paper based on the idea of Optimistic C ontrol and Virtual Lock scheme etc 1K ey w ords :T ransaction ;Deadline ;Distributed ;Real 2time ;C ommit Processing ;C oncurrency C ontrol 把一组相关的数据分布在计算机网络中,由DDBMS 统一管理的系统,称为分布式数据库系统[1]。
随着实时应用的普及,在原有数据库系统的基础上引入了执行期限(Deadline )概念,称为分布实时数据库系统(Distributed Real T ime Database System ,简称DRT 2DBS )。
在DRT DBS 中,事务如果在Deadline 前没能完成则被认为是无效的或无意义的,将被立即停止(K illed )和废弃(Discarded )[2]。
本文对DRT DBS 中的事务提交处理和事务并发控制进行了研究,提出了一些新的设计构思。
1 传统的分布事务提交协议对于传统的分布事务模型,定义主事务(M aster )和子事务(C ohorts )的概念如下:主事务 事务的主进程,它在事务提交(Subm it )的节点上运行。
子事务 事务的子进程的集合,它在事务要访问的各个分布的节点上运行。
子事务结束任务后,会发送一个W ORK DONE 消息给主事务;当主事务收到所有子事务的W ORK DONE 消息后,开始调用提交处理协议对事务进行提交处理,保证事务的ACID 准则。
经典的分布事务提交协议有二阶段提交协议(2PC )和三阶段提交协议(3PC )。
1.1 二阶段提交协议二阶段提交协议(2PC )中,主事务和子事务之间有两次消息交互,如图1所示。
图1 二阶段提交协议(2PC )基于讨论的问题,这里只考虑分布事务成功的情况。
当子事务发出NOT OK 消息给主事务后,子事务可自行回卷;当子事务发出OK 消息后,子事务就进入一个预提交状态(Prepared S tate ),直至收到主事务的C OM MIT 或ABORT 消息,才相应转到提交状态或终止状态。
2PC 由于简单实用,在分布数据库系统中有广泛应用,已成为事实上的工业标准。
但在DRT DBS 中却有很大局限性,因为子事务在预提交状态时,它所持有的全部锁和数据资源是不会释放的,其它事务会因此而阻塞,实时性能降低。
下面研究的重点就是对预提交状态的处理进行优化,结合乐观法和Snapshot 机制等的优点,提出扩展的、可行的协议方案。
1.2 三阶段提交协议三阶段提交协议(3PC )是为了解决2PC 中的事务阻塞问题[3,4]。
3PC 在一定程度上避免了阻塞,但实现复杂,额外的网络通讯和Log 日志开销大,实际应用并不多,这里不再赘述。
在DRT DBS 中,仍是以2PC 及其变种为主。
2 DRTDBS 中的事务提交处理如前面所述,对事务提交处理的研究重点是,对预提交状态的处理进行优化,减少阻塞发生的机率。
引用快照机制[5],当事务要访问的数据被处于预提交状态的事务持有时,后者拷贝生成快照,前者对快照进行读写访问,事务继续执行而无需阻塞等待。
这种思想的出发点是基于乐观的设想,认为处于预提交状态的事务最后总是能成功提交,因此它所生成的快照也是有效的。
基于此,下面的协议统一用OPT (Optim istic 的意思)命名。
这里涉及到两种事务(见图2):一种是处于预提交状态的事务,它要生成快照给其它事务使用,这里称之为贷方事务;另一种是处于执行状态的事务,它要访问的数据被处于预提交状态的事务持有,它读写贷方事务所生成的快照,这里称之为借方事务。
贷方事务可为多个不同的借方事务生成快照;借方事务可访问多个不同的贷方事务的快照。
图2 贷方事务和借方事务图2中,T i ∈{预提交状态的事务};T j ∈{正在执行的事务}。
2.1 初级OPT 协议初级OPT 协议是贷方事务和借方事务概念的初步应用。
当执行状态中的事务要访问的数据被处于预提交状态的事务持有时,由后者生成快照让前者进行访问,此时前者称为借方事务,后者称为贷方事务。
如果借方事务先接收到C OM MIT 消息,则必须挂起,等待所有相关的贷方事务先提交;如果借方事务先收到ABORT 消息,则自行终止事务;如果贷方事务先进入提交状态或终止状态,则提交处理的描述如图3所示。
图3 初级OPT 协议的事务提交处理结合图2,如果贷方事务T i 最后成功提交,则借方事务T j 继续执行;如果贷方事务T i 最后失败(Abort 或因为执行期限到达而被迫废弃),则借方事务T j 回卷重执。
初级OPT 协议的优点是实现简单,对事务管理层影响不大。
它仅仅是对2PC 中的子事务预提交状态进行扩展优化,和2PC 结合较好。
缺点是事务失败的机率和牵涉面过大。
临近执行期限的贷方事务如果继续为借方事务生成快照,一方面生成快照会消耗额外时间,贷方事务可用的时间就会更少;另一方面贷方事务因为执行期限到达而被迫废弃时,会牵连所有和它相关的借方事务回卷重执,损失对借方事务而言是无辜的。
因此当贷方事务接近执行期限时,应避免再向借方事务生成快照,缩小贷方事务的牵涉面,达到减少损失的目的。
2.2 启发式OPT 协议在初级OPT 协议中,贷方事务在临近执行期限时的快照生成导致了大量借方事务的无辜回卷和重执,因此,定义这个临近执行期限的时间段为危险阶段。
启发式OPT 协议的提出就是为了避免贷方事务在危险阶段对外生成快照。
启发式规则:如果贷方事务的当前时间和执行期限的差距小于阀值M 时,不允许为借方事务生成快照;否则允许生成快照。
M 的取值可以根据系统负荷动态调整,或根据实验的测试数据选取较优值。
启发式OPT 协议继承了初级OPT 协议的优点,而且有效地解决了危险阶段所导致的借方事务无辜牺牲问题;缺点是,任何贷方事务的失败都会导致借方事务的全局回卷,如果借方事务是个长事务,或者借方事务已经临近提交阶段,全回卷所带来的损失是非常大的。
2.3 结合镜像集机制的OPT 协议为了避免全回卷发生,提出一种扩展的OPT 协议,如图4所示。
当借方事务要访问的数据被贷方事务持有时,借方事务先用一个镜像集保存事务的当前状态,然后由贷方事务生成数据快照给借方事务访问,借方事务继续执行。
图4 结合镜像集的OPT 协议镜像集在这里的作用是,镜像(M irror )事务的私有工作空间数据,作为一个临时保存点,同时在系统中进行日志记录。
在图4的示例中,事务T 1和T 2均处于预提交状态,数据A 和B 被T 1持有,数据C 被T 2持有,事务T 3处于执行状态。
当T 3访问数据A 时,T 3先用镜像集1保存当前的状态,同时记录日志,然后由T 1生成快照A ’,T 3对A ’进行访问,事务继续执行;当T 3访问数据B 时,T 3先用镜像集2保存当前状态,同时释放镜像集1,记录日志,然后由T 1生成快照B ’,T 3对B ’进行访问,事务继续执行;当T 3访问数据C 时,T 3先用镜像集3保存当前状态,同时记录日志,然后由T 2生成快照C ’,T 3对C ’进行访问,事务继续执行。
其它的情况类似进行。
对于一个特定的贷方事务,只有一份镜像集是有效的,所以当T 3访问B 时要释放镜像集1。
不同贷方事务所对应的镜像集分别保留,如图4中的镜像集2和镜像集3所示。
和上述的OPT 协议相似,如果T 1和T 2成功提交,则T 3继续执行,同时可释放相关的镜像集2和镜像集3;如果T 2失败(Abort 或因为执行期限到达而被迫废弃等),则T 3局部回卷到相关的镜像集继续执行,这里是镜像集3;同理,如果T 1失败,则T 3局部回卷到相关的镜像集2继续执行。
此协议有效地避免了全局回卷的频繁发生,适用于长事务的处理。
缺点则是镜像集的空间开销大,尤其是级连镜像集的空间消耗,可通过限制级连层数来控制,计算机硬件水平的提高也是有效的解决方法;其次,协议的实施对事务管理层影响较大,在实现上有一定难度。
2.4 双重OPT 协议双重OPT 协议就是同时采用两种上述的OPT 协议。
结合启发式OPT 协议和镜像集OPT 协议是个较好的方法,它在继承前者简单实用的基础上糅合了后者对长事务所特有的优点。
3 DRTDBS 中的事务并发控制现有的分布式数据库系统都是在集中式数据库系统的基础上发展起来的,因此也沿用了已有的并发控制方法。