XML事務(wù)模型及并發(fā)控制研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，XML已經(jīng)成為數(shù)據(jù)表達(dá)和交換的新標(biāo)準(zhǔn)。各行各業(yè)都積極采用XML格式表示其數(shù)據(jù)和信息，借助于XML，Web正逐步轉(zhuǎn)化為一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫。由于XML信息量的劇增，對XML信息管理技術(shù)的需求也就應(yīng)運(yùn)而生。為此，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫廠商紛紛提供各種支持XML數(shù)據(jù)的擴(kuò)展和插件，同時(shí)，為XML數(shù)據(jù)管理量身打造的XML原生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也不斷涌現(xiàn)。其中XML原生數(shù)據(jù)庫在處理層次關(guān)系豐富、結(jié)構(gòu)化程度不高的應(yīng)用時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在近幾年得到了研

2、究者的廣泛關(guān)注。然而，從數(shù)據(jù)庫的角度，現(xiàn)有的XML原生數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品還遠(yuǎn)非完善。對數(shù)據(jù)更新的支持不足一直是其最大的弱項(xiàng)之一，XML原生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的XML事務(wù)處理及并發(fā)控制技術(shù)亟待加強(qiáng)。 目前關(guān)于XML事務(wù)處理的研究尚處于起步階段，雖然有一些研究人員已經(jīng)提出了一些并發(fā)控制協(xié)議，但仍缺乏一個(gè)成熟的事務(wù)模型，本文提出的通用的XML事務(wù)模型正解決了這一問題。該模型使用一致的操作模型統(tǒng)一了對DOM、XPath和路徑索引檢索等XML常用訪問模

3、式。同時(shí)，針對XML應(yīng)用對節(jié)點(diǎn)次序的要求不同，本文首次明確提出了強(qiáng)弱兩類可串行性概念。借助于這一操作模型和強(qiáng)弱可串行性概念，就在理論上統(tǒng)一了對XML文檔的并發(fā)控制和對路徑索引的并發(fā)控制。因此，本文提出的模型無論在完整性還是通用性上都在現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)上有很大提高。對XML調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)及各類操作沖突檢測的復(fù)雜度，本文也都做了深入細(xì)致的分析。根據(jù)分析的結(jié)果，本文提取出一個(gè)既能保證實(shí)現(xiàn)有效性，又能充分利用XML操作語義信息的XML核心操作模型。

4、這些工作為文本后續(xù)研究奠定了艱實(shí)的基礎(chǔ)。 基于本文提出的XML事務(wù)模型、操作模型與可串行化理論，本文提出了兩個(gè)充分利用了XML核心操作語義的協(xié)議：MSPX-w和MSPX-s，分別實(shí)現(xiàn)了弱可串行性和強(qiáng)可串行性。MSPX系列協(xié)議結(jié)合了多版本并發(fā)控制和語義并發(fā)控制兩個(gè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使用路徑鎖、區(qū)域路徑鎖等技術(shù)最大限度的提高了系統(tǒng)并發(fā)度。同時(shí)，得益于本文對XML調(diào)度器實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性的分析，MSPX系列協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)就立足于對XML核心操作模型的

5、處理，保證了協(xié)議的運(yùn)行效率。 最后，針對XML并發(fā)控制協(xié)議中加鎖操作過多，鎖粒度過細(xì)的問題，并充分利用了XML數(shù)據(jù)層次關(guān)系豐富的特點(diǎn)，本文提出了自適應(yīng)粒度鎖調(diào)度器技術(shù)。該技術(shù)采用與常用的鎖升格或人工指定加鎖級別等技術(shù)完全不同的思路，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前操作沖突情況，只有在真正需要時(shí)才進(jìn)行鎖降格操作。因此，在一般情況下，系統(tǒng)只需要加很少數(shù)量的鎖就可以實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的目的，且不會降低并發(fā)度。本文首先使用子樹鎖提出了一個(gè)具體的自適應(yīng)粒度鎖調(diào)度器

6、實(shí)現(xiàn)，而后建立了通用的自適應(yīng)粒度鎖理論模型，將這一技術(shù)加以推廣，理論上能夠?qū)λ谢诩渔i的XML調(diào)度器進(jìn)行優(yōu)化，大幅減少加鎖次數(shù)和維護(hù)鎖對象占用的內(nèi)存開銷。 為測試本文提出的協(xié)議和算法的有效性，我們還進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文提出的并發(fā)控制協(xié)議能夠非常有效的降低事務(wù)回滾率和提高系統(tǒng)吞吐率，使用自適應(yīng)粒度鎖技術(shù)在XML數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)比較豐富時(shí)也能在很大程度上消除不必要的加鎖操作，從而提高系統(tǒng)性能和降低并發(fā)控制帶來的開銷。