分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

前言

　　縱觀數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展過程，計(jì)算環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術(shù)基本保持著一種同步發(fā)展的態(tài)勢，它們互相影響、互相促進(jìn)。計(jì)算環(huán)境先后經(jīng)歷了集中式、分布式、網(wǎng)絡(luò)等多種計(jì)算模式。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、B／A／S多層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等多個(gè)階段。　　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展階段，多年來得到了廣泛的發(fā)展，推動(dòng)其發(fā)展的主要因素是不斷增長的應(yīng)用需求，如全球及我國范圍內(nèi)的航空／鐵路／旅游訂票系統(tǒng)、銀行通存通兌系統(tǒng)、水陸空聯(lián)運(yùn)系統(tǒng)、連鎖配送管理系統(tǒng)等都需要分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供支持。近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式計(jì)算技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得實(shí)時(shí)存取分布在網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)上的信息成為可能，于是分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是分布式數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的產(chǎn)物，是事務(wù)和數(shù)據(jù)都可以具有定時(shí)特性或顯式定時(shí)限制的分布式數(shù)據(jù)庫。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在工業(yè)過程控制、電網(wǎng)調(diào)度、軍事作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、股票交易等時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。　　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成了分布式數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的功能，但并非二者在概念、技術(shù)、機(jī)制上的簡單組合，而有一系列問題需要被研究和解決，如分布式實(shí)時(shí)事務(wù)模型、實(shí)時(shí)事務(wù)調(diào)度、實(shí)時(shí)提交機(jī)制、實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議、實(shí)時(shí)故障恢復(fù)、安全性等?！　”緯芯窟m合分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫特性和需求的新策略、新技術(shù)、新機(jī)制和新方法，著重對分布式實(shí)時(shí)事務(wù)模型、實(shí)時(shí)事務(wù)調(diào)度策略、實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議、實(shí)時(shí)故障恢復(fù)技術(shù)、全局一致性備份技術(shù)進(jìn)行深入的研究。　　本書作者多年來一直從事分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與應(yīng)用開發(fā)，在攻讀博士學(xué)位期間作為主要技術(shù)負(fù)責(zé)人參與了國產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研發(fā)，本書中的許多內(nèi)容都是作者在攻讀博士學(xué)位期間研究成果的總結(jié)和擴(kuò)展，在此要感謝導(dǎo)師劉云生教授在作者攻讀博士學(xué)位期間給予的悉心指導(dǎo)。在本書的撰寫過程中參閱了該領(lǐng)域大量的研究成果，也得到了天津理工大學(xué)副校長張樺教授的熱情鼓勵(lì)和幫助，在此表示衷心感謝?！　”緯玫搅颂旖蚴凶匀豢茖W(xué)基金（08JCYBJCl2400）、中小企業(yè)創(chuàng)新基金（08ZXCXGXl5000）、天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金（2006BAl6）、智能計(jì)算及軟件新技術(shù)天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助，在此表示感謝，也感謝科學(xué)出版社給予的大力支持與幫助，特別感謝余江編輯為本書出版付出的辛勤勞動(dòng)。

內(nèi)容概要

本書以“系統(tǒng)模型與體系結(jié)構(gòu)一分布式實(shí)時(shí)事務(wù)處理一故障恢復(fù)”為主線，論述了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要概念、理論、技術(shù)與方法，是作者多年來在分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)方面研究工作的總結(jié)。    全書共10章，包括緒論、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換策略、分布式實(shí)時(shí)事務(wù)調(diào)度策略、實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議、分布式實(shí)時(shí)事務(wù)提交、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障恢復(fù)需求與正確性準(zhǔn)則、基于日志的實(shí)時(shí)故障恢復(fù)、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫全局一致性備份等內(nèi)容，涵蓋了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的各個(gè)主要方面。    本書適合作為高等院校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)研究生教材或參考書，亦可作為從事數(shù)據(jù)庫研究或應(yīng)用開發(fā)的研究人員、工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述    1.1.1　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    1.1.2　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)      1.1.3　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)    1.1.4　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)的特性  1.2　支持分布式實(shí)時(shí)事務(wù)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫  1.3　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)研究  1.4　本書內(nèi)容組織第2章　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型  2.1　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)  2.2　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    2.2.1　本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    2.2.2　全局實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  2.3　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)模型    2.3.1　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)概念    2.3.2　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)經(jīng)歷模型    2.3.3　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)結(jié)構(gòu)模型    2.3.4　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)語義層次模型  2.4　本章小結(jié)第3章　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換策略  3.1　基于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本概念  3.2　基于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理流程  3.3  內(nèi)外存數(shù)據(jù)交換策略及實(shí)現(xiàn)技術(shù)    3.3.1　LMDB數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織    3.3.2　初始裝入    3.3.3　運(yùn)行時(shí)裝入和換出    3.3.4　故障重裝策略    3.3.5　算法實(shí)現(xiàn)  3.4　本章小結(jié)第4章　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)調(diào)度策略  4.1　全局事務(wù)的優(yōu)先級分派    4.1.1　最早放行最優(yōu)先    4.1.2　截止期最早最優(yōu)先    4.1.3　可達(dá)截止期最早最優(yōu)先    4.1.4　空余時(shí)間最短最優(yōu)先    4.1.5　價(jià)值最高最優(yōu)先    4.1.6　價(jià)值密度最大最優(yōu)先  4.2　子事務(wù)的優(yōu)先級分派    4.2.1　統(tǒng)一截止時(shí)間策略    4.2.2　均分空余時(shí)間策略  4.3　典型的調(diào)度方法    4.3.1　靜態(tài)表驅(qū)動(dòng)調(diào)度    4.3.2　優(yōu)先級驅(qū)動(dòng)可搶占調(diào)度      4.3.3　動(dòng)態(tài)計(jì)劃式調(diào)度    4.3.4　動(dòng)態(tài)盡力式調(diào)度  4.4　本章小結(jié)第5章　實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議  5.1　基于鎖的實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議    5.1.1　優(yōu)先級繼承    5.1.2　高優(yōu)先級兩段鎖    5.1.3　分布式高優(yōu)先級兩段鎖    5.1.4　優(yōu)先級頂  5.2　確保時(shí)態(tài)一致性的實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議    5.2.1　數(shù)據(jù)與事務(wù)的時(shí)態(tài)一致性    5.2.2　TCHP-2PL協(xié)議    5.2.3　STCHP-2PL協(xié)議    5.2.4　性能測試與評估  5.3　樂觀實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議    5.3.1　樂觀并發(fā)控制方法    5.3.2　樂觀實(shí)時(shí)并發(fā)控制協(xié)議  5.4　動(dòng)態(tài)調(diào)整可串行化順序方法    5.4.1　動(dòng)態(tài)調(diào)整可串行化順序（DASO）    5.4.2　動(dòng)態(tài)時(shí)標(biāo)指派　……第6章　分布式實(shí)時(shí)事務(wù)提交第7章　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障恢復(fù)需求與正確性準(zhǔn)則第8章　基于日志的實(shí)時(shí)故障恢復(fù)第9章　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫全局一致性備份第10章　總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　第2章　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型　　相對于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中滿足事務(wù)和數(shù)據(jù)的定時(shí)限制將變得更加困難。為了能更好地滿足事務(wù)和數(shù)據(jù)的定時(shí)限制，分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供支持。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫要求數(shù)據(jù)庫“工作版本”（Memory Database，MDB）常駐內(nèi)存，外存版本（Secondary Database，SDB）作為數(shù)據(jù)庫工作版本的后援，通過一定的內(nèi)、外存數(shù)據(jù)交換策略，能夠保證事務(wù)執(zhí)行過程中需存取的所有數(shù)據(jù)都在數(shù)據(jù)庫工作版本中，因此采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)能確保一個(gè)事務(wù)執(zhí)行過程中無數(shù)據(jù)輸入輸出。本章介紹集成內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系，統(tǒng)稱為分布式實(shí)時(shí)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Distributed Real-Time Main Memory Database System，DRTMMDBS）?！　?.1　分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)　　一個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由N個(gè)站點(diǎn)通過固定網(wǎng)絡(luò)連接而成，其中每個(gè)站點(diǎn)都有一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所有的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器共同構(gòu)成一個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持全局實(shí)時(shí)事務(wù)處理。每個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均有場地自治性，支持局部實(shí)時(shí)事務(wù)處理。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫分片后被分布到N個(gè)站點(diǎn)。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，其中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包含一個(gè)全局實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（GRTDBMS）、一個(gè)本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（LRTDBMS）、一個(gè)通信管理器（CM）、一個(gè)數(shù)據(jù)字典（Data Directory，DD）、一個(gè)本地內(nèi)存數(shù)據(jù)庫（Local Memory Database，LMDB）和一個(gè)本地外存數(shù)據(jù)庫（Local Secondary Database，LSDB）。

編輯推薦

　　作者多年來一直從事分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與應(yīng)用開發(fā)，在攻讀博士學(xué)位期間作為主要技術(shù)負(fù)責(zé)人參與了國產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研發(fā)，《分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)》中的許多內(nèi)容都是作者在攻讀博士學(xué)位期間研究成果的總結(jié)和擴(kuò)展，在此要感謝導(dǎo)師劉云生教授在作者攻讀博士學(xué)位期間給予的悉心指導(dǎo)。在《分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)》的撰寫過程中參閱了該領(lǐng)域大量的研究成果，也得到了天津理工大學(xué)副校長張樺教授的熱情鼓勵(lì)和幫助，在此表示衷心感謝。

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