工控环境下实时数据库事务管理技术研究

论文摘要

随着计算机和数据通信技术以及网络的蓬勃兴起和迅速发展,信息技术对传统工业控制领域产生越来越大的影响。通过将计算机技术、控制技术、网络技术、管理技术等进行整合,提出了工业控制自动化系统的概念。实时数据库系统作为工控自动化的基础数据平台,为各类应用系统提供数据支撑,是工控系统建设的核心模块之一。C/S结构的分布式实时数据库在工控领域得到了广泛的应用。用户能够通过服务器集中管理地理上分散的实时数据库,实现数据库逻辑上的统一。本文针对工控环境下C/S结构分布式实时数据库的事务管理技术进行了较深入的研究,以保证事务处理的实时性以及并发度。针对事务的种类以及数量的不同,提出了定时调度策略结合“固定优先级—最小空余时间优先”（Time&Fixed Priority-LeastSpare-time First,T&FP-LSF）的调度算法。该算法使得服务器在收到大量事务请求的情况下,能够根据事务的固定优先级来调度事务,以保证硬实时事务全部满足截止期,且大部分软实时事务在截止期内完成。实时数据库的并发控制机制也是事务管理技术的重要组成部分之一。本文根据事务在执行阶段和提交阶段的特点,结合调度算法与2PC提交协议来考虑,提出了分阶段的并发控制机制（GradingConcurrency Control Mechanism,GCCM）。分别给出了实时调度的主要模块以及基于Hash索引技术的并发控制技术的实现方法。最后通过在仿真测试平台SW-Test上做的相关测试表明T&FP-LSF结合分阶段的并发控制机制,能够使得系统有效减少事务的错失率以及事务重启率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容及组织结构
• 第二章 实时数据库系统
• 2.1 相关概念
• 2.1.1 实时数据库特征
• 2.1.2 事务的分类
• 2.1.3 性能指标
• 2.2 总体结构设计
• 2.2.1 基于C/S的分布式结构
• 2.2.2 实时数据库内核结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 实时数据库的事务管理技术研究
• 3.1 事务管理过程及数据结构
• 3.2 T&FP-LSF调度算法研究
• 3.2.1 调度转换模型
• 3.2.2 常见调度算法
• 3.2.3 T&FP-LSF调度算法
• 3.3 分阶段的并发控制机制研究
• 3.3.1 并发控制理论
• 3.3.2 常见并发控制协议
• 3.3.3 2PC提交协议及其扩展
• 3.3.4 分阶段并发控制算法
• 3.4 相关研究比较及算法总结
• 3.5 本章小结
• 第四章 实时数据库事务管理技术的实现
• 4.1 调度算法的实现
• 4.1.1 调度器的设计
• 4.1.2 实时调度主要模块
• 4.2 并发控制机制的实现
• 4.2.1 实时数据库的索引机制
• 4.2.2 并发控制主要模块
• 4.3 仿真测试
• 4.4 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间科研及论文完成情况