實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

內(nèi)容概要

實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是作者三十多年來從事數(shù)據(jù)庫理論與實現(xiàn)技術研究，尤其是現(xiàn)代（非傳統(tǒng)）DBMS開發(fā)成果的總結，其特點是內(nèi)容全面、視野開闊、系統(tǒng)完整、理論結合實踐。全書共14章，主要內(nèi)容有：①實時應用特征、實時數(shù)據(jù)庫的概念與發(fā)展；②實時數(shù)據(jù)庫的特征、實時數(shù)據(jù)模型、系統(tǒng)結構及RTDBMS；③實時事務的概念、模型、特性，事務優(yōu)先級分派與調度策略、并發(fā)控制理論與技術及其正確性；④實時數(shù)據(jù)庫的存儲結構與存取方法，實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫及內(nèi)外存數(shù)據(jù)交換技術，實時數(shù)據(jù)庫故障恢復；⑤主動實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原理、組織結構與實現(xiàn)技術；⑥主動實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實例ARTs-DB的設計與實現(xiàn)。
實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)適合作為大專院校計算機、軟件、自動控制、電子信息、電氣工程及相關專業(yè)的學生尤其是研究生的教材，亦可供從事工程實現(xiàn)、過程控制、實時處理等領域的科研與工程實踐工作的技術人員，以及國防領域的相關技術人員參考。

書籍目錄

《信息科學技術學術著作叢書》序前言第1章 緒論1.1 實時數(shù)據(jù)庫的發(fā)展1.2 實時應用特征與要求1.3 數(shù)據(jù)庫與實時系統(tǒng)1.4 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與實時數(shù)據(jù)庫第2章 實時系統(tǒng)基礎2.1 實時系統(tǒng)概述2.2 實時系統(tǒng)模型2.3 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模型2.4 實時調度2.5 通信與同步2.6 系統(tǒng)負載第3章 實時數(shù)據(jù)庫特征與技術3.1 實時數(shù)據(jù)庫的時間3.2 實時數(shù)據(jù)特征3.3 實時事務定時性3.4 系統(tǒng)運行特征3.5 實時數(shù)據(jù)庫主要技術第4章 實時數(shù)據(jù)模型4.1 實時數(shù)據(jù)表示4.1.1 時間表示4.1.2 數(shù)據(jù)與時間的關系4.1.3 實時數(shù)據(jù)結構4.2 實時數(shù)據(jù)對象4.2.1 映像對象4.2.2 導出對象4.2.3 不變對象4.3 時間一致性限制4.4 時間限制4.5 實時關系代數(shù)4.6 E-R-T模型第5章 實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)5.1 概述5.2 RTDBMS的功能特性5.3 RTDBMS的系統(tǒng)模型5.4 RTDBMS的系統(tǒng)結構5.5 RTDBMS執(zhí)行模型5.6 RTDBMS的特殊問題第6章 實時事務6.1 實時事務語義6.2 現(xiàn)代事務模型6.2.1 現(xiàn)代事務模型的特征6.2.2 分段事務6.2.3 鏈式事務6.2.4 分裂與合并事務6.2.5 多層事務6.2.6 嵌套事務6.2.7 長壽事務6.2.8 合作事務6.3 嵌套實時事務6.3.1 動機6.3.2 嵌套實時事務定義6.3.3 嵌套實時事務處理規(guī)則6.3.4 嵌套實時事務的內(nèi)部依賴性6.4 實時事務的特性6.5 實時事務之間的相關性6.5.1 數(shù)據(jù)相關性6.5.2 結構相關性6.5.3 行為相關性6.5.4 時間相關性6.6 實時事務的執(zhí)行依賴性6.6.1 基本依賴6.6.2 復合依賴6.6.3 依賴之間的關系6.6.4 依賴的特性6.7 實時事務的分類第7章 實時事務處理7.1 概述7.1.1 實時事務處理體系結構7.1.2 實時事務處理任務7.1.3 實時事務處理過程7.2 實時事務的狀態(tài)變遷7.2.1 實時事務管理原語7.2.2 實時事務的狀態(tài)7.2.3 狀態(tài)變遷7.3 實時事務執(zhí)行的經(jīng)歷模型7.3.1 與實時事務相聯(lián)的事件7.3.2 經(jīng)歷7.3.3 事務經(jīng)歷中事件的發(fā)生7.4 實時事務的正確性7.4.1 概述7.4.2 結果正確性7.4.3 行為正確性7.4.4 結構正確性7.4.5 時間正確性7.5 實時事務并發(fā)的正確性標準7.5.1 傳統(tǒng)可串行化的局限性7.5.2 非傳統(tǒng)可串行化的正確性標準7.6 性能指標第8章 實時事務調度8.1 概述8.1.1 實時事務調度概念8.1.2 實時事務調度參數(shù)8.1.3 實時調度目標8.1.4 實時調度分類8.2 實時事務截止期指派8.3 實時事務優(yōu)先級分派8.4 靜態(tài)表驅動調度8.5 速率單調調度8.5.1 典型算法8.5.2 擴展研究8.5.3 截止期單調調度8.6 基于截止期的調度8.6.1 DEDF調度8.6.2 AEDF調度8.6.3 AEUDF調度8.7 基于緊迫性的調度8.7.1 LSF調度8.7.2 LASF調度8.8 基于價值的調度8.8.1 CDVD調度8.8.2 VBED調度8.8.3 VHAED調度第9章 實時數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制9.1 引言9.2 鎖式實時并發(fā)控制9.2.1 一般2PL算法評述9.2.2 優(yōu)先級2PL算法9.2.3 優(yōu)先級繼承9.2.4 有條件的優(yōu)先級繼承9.2.5 數(shù)據(jù)優(yōu)先級9.3 時標排序9.3.1 TO基本原理9.3.2 操作重疊與可恢復性問題9.3.3 基于優(yōu)先級的TO9.4 樂觀并發(fā)控制9.4.1 基本OCC9.4.2 OCC-BC9.4.3 OCC-PA9.4.4 OCC-PW9.4.5 OCC-PW509.5 多影子并發(fā)控制9.6 多版本并發(fā)控制9.6.1 MVCC的基本思想9.6.2 MVCC-TO9.6.3 2V2PL9.6.4 MV2PL9.7 ε-可串行化并發(fā)控制9.8 δ-可串行性并發(fā)控制9.9 Q-一致性可串行化并發(fā)控制第10章 實時內(nèi)存資源管理10.1 超載控制10.1.1 超載的后果10.1.2 超載控制10.1.3 接納控制10.2 實時內(nèi)存分配10.2.1 實時內(nèi)存分配特征10.2.2 實時內(nèi)存分配方式10.2.3 實時內(nèi)存分配策略10.3 實時磁盤I/O調度10.3.1 實時事務I/O操作分析10.3.2 實時I/O請求的特性10.3.3 實時磁盤I/O調度算法10.4 實時數(shù)據(jù)庫緩沖管理10.4.1 數(shù)據(jù)緩沖模型10.4.2 實時緩沖區(qū)管理策略設計10.4.3 P-LRU算法10.4.4 P-LRU-A算法10.4.5 P-LRU-I算法第11章 實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理11.1 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫概述11.1.1 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的發(fā)展11.1.2 MMDB與DRDB的比較分析11.1.3 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的關鍵問題11.2 實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫定義11.3 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫組織11.3.1 存儲空間結構11.3.2 物理數(shù)據(jù)組織11.4 MMDB的Hash存取方法11.4.1 桶散布Hashing11.4.2 可擴展Hashing11.4.3 線性擴展Hashing11.4.4 多目錄Hashing11.4.5 多層目錄Hashing11.5 MMDB的圖式存取方法11.5.1 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫圖11.5.2 MM-DBG的物理實現(xiàn)11.5.3 MM-DBG的維護11.5.4 MM-DBG的查詢11.5.5 MM-DBG的性能分析11.6 SB-樹索引存取方法11.6.1 內(nèi)存索引結構分析11.6.2 SB-樹結構11.6.3 SB-樹的查找11.6.4 SB-樹的維護11.6.5 性能分析11.7 M-DB的數(shù)據(jù)裝入11.7.1 數(shù)據(jù)裝入的要素與原則11.7.2 基于相親度的數(shù)據(jù)裝入11.7.3 數(shù)據(jù)裝入算法第12章 實時數(shù)據(jù)庫恢復12.1 實時數(shù)據(jù)庫恢復特征12.2 實時數(shù)據(jù)庫恢復原理12.3 實時數(shù)據(jù)庫恢復一般模型12.4 實時恢復算法12.4.1 PASLAR算法12.4.2 SENLAR算法12.4.3 PENLAR算法12.4.4 PEANLAR算法12.5 實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫恢復12.5.1 RTMMDB恢復結構模型12.5.2 提交處理12.5.3 記日志12.5.4 RTMMDB檢驗點操作12.5.5 M-DB重裝第13章 主動實時數(shù)據(jù)庫13.1 主動實時數(shù)據(jù)庫概述13.1.1 動機與應用要求13.1.2 發(fā)展歷史13.1.3 主動機制的應用領域13.1.4 集成主動機制到實時數(shù)據(jù)庫13.2 主動實時數(shù)據(jù)庫概念13.2.1 實時主動能力13.2.2 實時主動機制13.2.3 執(zhí)行控制13.3 ARTDB的體系結構13.4 實時事件13.4.1 實時事件概念13.4.2 事件的類型13.4.3 事件的操作13.4.4 事件表達式與復合事件13.5 實時的事件探測13.5.1 實時事件探測的特征13.5.2 事件探測的一般模型13.5.3 基本事件探測13.5.4 時間事件探測處理13.5.5 復合事件探測處理13.6 實時觸發(fā)器13.6.1 實時觸發(fā)器概念13.6.2 狀態(tài)條件及其評價13.6.3 觸發(fā)器活動13.6.4 實時觸發(fā)器的時間13.7 實時觸發(fā)器管理13.7.1 觸發(fā)器的管理13.7.2 觸發(fā)器執(zhí)行模型13.7.3 觸發(fā)器控制流第14章 主動實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫14.1 ARTs-DB的特征14.2 ARTs-DB的系統(tǒng)結構14.3 ARTs-DBL語言14.3.1 ARTs-DBL的數(shù)據(jù)說明14.3.2 ARTs-DBL的事務說明14.4 ARTs-DB的存儲數(shù)據(jù)管理14.4.1 ARTs-DB的內(nèi)存組織結構14.4.2 ARTs-DB的內(nèi)存管理14.4.3 ARTs-DB內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理14.4.4 ARTs-DB內(nèi)外存數(shù)據(jù)交換14.5 三段式實時事務預處理14.5.1 編譯時靜態(tài)預分析14.5.2 初啟時動態(tài)預分析14.5.3 運行時動態(tài)預處理14.6 ARTs-DB事務調度14.6.1 子事務說明14.6.2 被觸發(fā)事務的優(yōu)先級分派14.6.3 事務調度的EED算法14.7 ARTs-DB事務的互斥與同步14.7.1 線程級互斥量14.7.2 主-從式并發(fā)控制機制14.7.3 實時事務的同步參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   （4）實現(xiàn)其處理邏輯不僅需要各種領域數(shù)據(jù)，還需要支持合作、協(xié)同計算的控制信息，即要同時維護大量共享的應用數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。 我們將層次、網(wǎng)狀、關系模型為代表的數(shù)據(jù)庫稱為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，尤其是關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計目標一般是為了DSS，是服務于OLTP和OLAP的，即它們都是適合于事務型應用領域的。具有上述特征的“現(xiàn)代應用”對數(shù)據(jù)庫技術提出了新的挑戰(zhàn)，面對這些應用的要求，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已無能為力，需要“現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”的支持。傳統(tǒng)應用及其數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)代應用及其數(shù)據(jù)庫有很大的差別。所以，現(xiàn)代應用同時要求數(shù)據(jù)庫和實時處理兩者的功能特性的完善結合或稱“無縫集成”，既需要數(shù)據(jù)庫技術來支持大量數(shù)據(jù)的共享，維護其數(shù)據(jù)的一致性，又需要實時處理技術來支持其任務（事務）與數(shù)據(jù)的定時限制的實現(xiàn)。這就是說，現(xiàn)代應用要求集成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和實時系統(tǒng)兩者，這兩種技術的集成導致了“實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”的產(chǎn)生。 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)旨在處理永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，強調維護數(shù)據(jù)的完整性、一致性，其性能目標是高的系統(tǒng)吞吐量和低的代價，而根本不考慮有關數(shù)據(jù)及事務處理的定時限制、應用的協(xié)同與合作性等。所以，傳統(tǒng)的DBMS不能滿足這種現(xiàn)代尤其是實時應用的需要。傳統(tǒng)的實時系統(tǒng)雖然支持任務的定時限制、協(xié)同與合作計算，但它針對的是結構與關系很簡單、穩(wěn)定不變和可預報的數(shù)據(jù)，不涉及維護大量共享數(shù)據(jù)及它們的完整性和一致性，尤其是時間一致性。因此，只有將數(shù)據(jù)庫和實時處理兩者的概念、技術、方法與機制“無縫集成”在一起才能同時支持兩方面的要求，那就是實時數(shù)據(jù)庫。一個實時數(shù)據(jù)庫可以非正式地定義為數(shù)據(jù)和事務都有顯式定時限制的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于事務的邏輯結果，而且依賴于該邏輯結果所產(chǎn)生的時間。關于實時數(shù)據(jù)庫的研究，國際上大約開始于20世紀80年代中期，根據(jù)相關報道，最早開始這方面研究的是英國，但很快被美國超過。美國1988年3月份的ACMSIGMODRecord（美國計算機協(xié)會數(shù)據(jù)管理專業(yè)組出版的一種期刊）發(fā)表了實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)專輯，以致后來許多人認為實時數(shù)據(jù)庫的研究最早開始于美國。 由于自動生產(chǎn)線或流水作業(yè)工程、航天工程、海洋工程等的發(fā)展，大量的實時測量數(shù)據(jù)需要存儲、集成管理和實時應用，傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫已不能滿足要求，因此，80年代中期誕生了以工業(yè)監(jiān)控為目的的早期實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如PI、Uniformance、Infoplus、InSql等。當時，還產(chǎn)生了另一類所謂“硬實時數(shù)據(jù)庫”，不像工業(yè)監(jiān)控實時數(shù)據(jù)庫是秒級的，它的數(shù)據(jù)采集速度和響應速度均是毫秒級的，主要用在科研和國防軍事領域。

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