太阳风系统仿真中分布式数据库数据同步的研究与实现

论文摘要

伴随着人类航天活动的不断深入,行星际空间中存在的太阳风对我们进行航天航空探索有着重大的影响,为了研究太阳风掠过时对空间环境的影响,避免太阳风对无线通信、卫星产生的干扰与及它对地面的电力网、管道和其它大型结构的破坏,为此试图建立太阳风数理模型,开展对太阳风仿真模拟的相关研究。通过研究太阳风的成因、传输和地磁干扰机理,结合现有的理论基础,建立太阳风数学物理模型,为了保存太阳风实时数据,研发基于云存储的分布式数据库系统,实现构建有千亿次计算能力的精简指令集计算机机群高性能计算仿真平台,以便于进一步的科学研究。在构建分布式数据库系统时,需要解决分布式数据库安全性和一致性问题,即如何通过一定的设计,以实现分布式数据库各站点数据的同步,从而保证分布式数据库各站点数据的实时一致性,实现可以从根本上提高仿真平台的性能,故研究分布式数据库数据同步的实现机制,具有十分重要的科学意义和应用价值。解决分布式数据库数据同步的关键是实时获取分布式数据库各站点的非同步的数据,对其进行格式化处理后发送至待同步站点数据库,实现对副本数据进行更新以实现数据的同步。目前,解决分布式数据库数据同步的策略众多,但大多是针对特定的项目而设计或者是大型数据库厂商开发的针对自己的产品的收费中间件,如:戴婉荣提出的基于ETL和XML的分布式数据库同步方法在湖北水路规费征稽网络信息管理系统中的应用[1],Syware的DataSync[1]等,在太阳风系统仿真分布式数据库中这些并不适用。本文在充分理解太阳风系统仿真分布式数据库需求的基础上,针对解决分布式数据库数据同步的关键问题,做了以下几个方面的研究和创新:1)研究分布式数据库系统关键技术。2)研究异步网络数据通信机制, SQL Server数据库工作原理及流程、集中式事务处理技术等。3)研究分布式数据库数据同步构建方法及基于XML的数据交换机制。4)研究windows下消息机制,多线程技术等。5)基于太阳风系统仿真课题的需求,设计并实现太阳风系统仿真中分布式数据库的数据同步机制。在整个仿真实验中,后台采用SQL Server数据库,在.NET平台的基础上开发,经运行测试后,本机制能够实现太阳风系统仿真分布式数据库数据的实时同步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 太阳风观测的研究现状
• 1.2.2 现代高性能计算研究现状
• 1.2.3 分布式数据库和数据同步机制的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容与主要研究成果
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要成果
• 1.4 本文组织结构
• 本章小结
• 第2章 太阳风系统仿真综述
• 2.1 太阳风及太阳风基础理论研究
• 2.1.1 太阳风
• 2.1.2 磁层
• 2.1.3 太阳风与磁层的耦合
• 2.1.4 太阳风对地球磁场的影响
• 2.1.5 研究的价值及应用
• 2.2 太阳风系统仿真
• 2.2.1 太阳风系统仿真的意义
• 2.2.2 太阳风系统仿真的实现
• 本章小结
• 第3章 分布式数据库系统关键技术研究
• 3.1 分布式数据库系统
• 3.2 分布式数据库的体系结构
• 3.3 分布式数据库查询处理和优化
• 3.4 分布式事务管理
• 3.4.1 分布式事务
• 3.4.2 分布式事务的结构和事务状态
• 3.4.3 事务故障的恢复
• 3.5 分布式数据库的并发控制
• 3.5.1 可串行化调度
• 本章小结
• 第4章 异步网络数据通信机制研究
• 4.1 异步网络通信技术
• 4.1.1 传输控制协议
• 4.1.2 用户数据包协议
• 4.1.3 异步网络通信编程
• 4.2 基于ADO.NET 的远程通信数据接口
• 本章小结
• 第5章 基于重构法的数据同步与数据交换机制研究
• 5.1 基于重构法的数据同步机制的设计
• 5.1.1 分布式数据库系统的设计方法
• 5.1.2 太阳风系统仿真中分布式数据库需求分析
• 5.1.3 现存同步方案存在的不足
• 5.1.4 本文的设计方案
• 5.2 数据交换机制研究
• 5.2.1 数据抽取、转换、装载
• 5.2.2 可扩展标记语言
• 本章小结
• 第6章 系统设计与实现
• 6.1 系统功能设计及实现的原则
• 6.2 可复用模块的设计及实现
• 6.2.1 基于消息多任务模块
• 6.2.2 XML 操作模块
• 6.2.3 数据库操作模块
• 6.2.4 系统日志模块
• 6.2.5 数据接收及发送模块
• 6.3 数据中心服务器的设计及实现
• 6.4 站点服务器的设计及实现
• 6.5 系统功能测试
• 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果