实时事务处理的研究与设计

论文摘要

目前,实时数据库在工控、电信,金融领域得到了广泛的应用,随着实时数据库的应用越来越广泛,其处理的数据量越来越大,数据处理越来越复杂,目前国内外对实时数据库的研究集中在存储管理、并发控制、备份恢复等方面。实际应用中,由于内存容量的增加,价格的下降,内存作为存储介质的实时数据库的应用较为广泛。论文针对性地研究了实时事务中的并发控制算法,包括基于锁的并发控制以及乐观并发控制,并对这些并发控制算法作了对比和分析,还分析了磁盘数据库与内存数据库在并发控制上的差异,在深入分析源代码的基础上,列举了几个实际数据库系统中事务处理的实现方法。随着多核处理器技术的发展,越来越多的设计可以去应用多核处理器的并行处理能力。从存储介质角度来优化实时事务的处理性能是不够的,为了充分利用多核处理器在并行处理中的优势,论文介绍了CacheDB项目中的并行处理处理方法,从任务分解的角度来增强并行性,通过减少单个动作的执行时间,来提高事务整体的实时性,并给出了利用并行处理所造成的开销。并行处理的引入了使得对资源的竞争变得更加剧烈,在实时数据库中,主要包括处理器和内存两方面,这些都可以通过合适的并发控制方法来实现,通过在并发控制中采用自适应的封锁机制,它基于保守的并发控制方法,根据冲突监测的结果,来动态的调整封锁粒度。从而能够对并发控制的粒度进行自由的控制,满足不同环境下的要求。论文最后进行了性能的对比测试,包括引入并行的处理与非并行处理的比较以及多种粒度封锁所带来的性能影响,并对测试的结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 实时数据库系统概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题目的与意义
• 1.5 本文主要内容及论文组织
• 2 实时事务相关技术综述
• 2.1 实时事务的特征
• 2.2 并发控制方法
• 2.2.1 并发控制方法分类
• 2.2.2 基于锁的并发控制
• 2.2.3 乐观并发控制
• 2.2.4 并发控制算法的比较
• 2.3 磁盘数据库与内存数据库并发控制的差异
• 2.4 开源数据库并发控制的分析
• 2.4.1 FastDB 的事务处理
• 2.4.2 PostgreSQL 的事务处理
• 2.5 本章小结
• 3 CacheDB 的并行处理技术
• 3.1 多核处理器的发展背景
• 3.2 CacheDB 的系统架构
• 3.3 默认的串行处理
• 3.4 CacheDB 的并行处理
• 3.4.1 选择的并行化
• 3.4.2 连接的并行化
• 3.4.3 表（索引）扫描的并行执行
• 3.4.4 索引更新的并行
• 3.4.5 并行的快速排序
• 3.5 并行处理的实现
• 3.6 并行处理的开销
• 3.7 本章小结
• 4 事务处理的设计与实现
• 4.1 事务处理的整体结构
• 4.2 并发控制算法
• 4.2.1 针对数据区的并发控制
• 4.2.2 针对系统区的并发控制
• 4.3 锁的管理
• 4.3.1 锁的三种类型
• 4.3.2 锁表的控制
• 4.4 事务的状态队列
• 4.5 事务数据结构
• 4.6 事务的状态转换
• 4.7 本章小结
• 5 仿真测试
• 5.1 测试环境
• 5.1.1 硬件环境
• 5.1.2 软件环境
• 5.2 测试准备
• 5.3 多核处理器下锁的开销测试
• 5.4 串行与并行的比较
• 5.5 冲突阈值的影响
• 5.6 测试小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献