基于主存的数据库并发控制技术研究

论文摘要

信息技术的迅速发展使数据库的应用得到了极大的普及,为了更有效和更安全地创建和管理大量的数据,并将数据长期保存,数据库管理系统（Database Management System, DBMS）已成为数据存储和数据处理的核心软件,其中DBMS的并发控制机制成为数据库领域的重要研究方向。本文结合国家自然科学基金资助项目“具有可生存能力的安全DBMS关键技术研究“,对基于主存的并发控制技术进行了研究,提出了一种对表数据的并发控制协议和一种对索引的并发控制协议,然后在自主研发的安全DBMS?NHSecure中设计与实现了表数据并发控制模块。具体工作和创新点如下:（1）研究了基于主存的表数据并发控制机制,通过对原始的乐观并发控制协议的分析,提出了一种自适应的乐观并发控制协议。该协议采用一个“沙漏”作为自适应控制器,随着冲突率的变化来控制并发策略的改变。实验表明,该协议既降低了加锁的开销,又避免了原始乐观并发控制在冲突严重情况下并发度下降的问题。（2）研究了基于主存的索引并发控制机制,通过对目前主流的基于主存的索引结构?T树的优缺点进行分析,提出了一种新的基于主存的索引结构?T-lt树,并在T-lt树上提出了两种并发控制方法,一种是在操作前对结点加锁的悲观并发控制方法,另一种是在必要时将整棵树锁定进行调整的乐观并发控制方法。实验表明,这两种方法的并发性能均优于T树的并发性能。（3）设计与实现了自主研发的安全DBMS?NHSecure中的事务处理和并发控制模块,并通过实验验证了系统可以正确的防止丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 DBMS 并发控制机制研究现状
• 1.2 论文选题依据和意义
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 并发控制的相关技术
• 2.1 传统的表数据并发控制机制
• 2.1.1 事务与事务的串行化
• 2.1.2 基于锁协议的并发控制
• 2.1.3 时间戳并发控制
• 2.1.4 冲突图检测并发控制
• 2.1.5 乐观并发控制
• 2.2 索引并发控制
• 2.2.1 索引概念及特点
• 2.2.2 索引并发控制的研究现状
• 2.2.3 基于主存的索引并发控制机制
• 2.3 本章小结
• 第三章 一种自适应的乐观并发控制协议
• 3.1 原始乐观并发控制协议
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 原始乐观并发控制的不足
• 3.2 自适应乐观并发控制协议（AOCCP）
• 3.2.1 算法有关定义
• 3.2.2 算法描述
• 3.2.3 算法分析
• 3.3 实验结果分析
• 3.3.1 实验环境
• 3.3.2 实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于T-lt 树的索引并发控制
• 4.1 T-lt 树的提出
• 4.1.1 T 树
• 4.1.2 一种对T 树的改进型索引结构：T-lt 树
• 4.2 基于主存的数据库索引的并发操作
• 4.2.1 悲观方法
• 4.2.2 乐观方法
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 实验模型
• 4.3.2 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 NHSecure 中事务及并发控制的实现
• 5.1 NHSecure 简介
• 5.2 NHSecure 的主存机制
• 5.2.1 内存文件的原理
• 5.2.2 NHSecure 中字典和表数据的加载与释放
• 5.2.3 NHSecure 中对字典和表数据的访问
• 5.3 NHSecure 的B/S 模式
• 5.4 NHSecure 中事务的实现
• 5.5 NHSecure 中并发控制机制的实现
• 5.5.1 NHSecure 并发控制的总体设计
• 5.5.2 NHSecure 中二段锁并发控制机制的实现
• 5.5.3 NHSecure 中自适应乐观并发控制协议的实现
• 5.6 NHSecure 并发控制正确性验证
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果与发表的学术论文