流程工業(yè)分布式實時數(shù)據(jù)庫研究與應用.pdf

1、隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集中度提升，流程工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，傳統(tǒng)的集中式實時數(shù)據(jù)庫由于數(shù)據(jù)吞吐量不足、投資成本過高、容錯能力較低、難以彈性擴展等問題，已無法滿足實際應用需求。
　　針對上述問題，本論文將大規(guī)模分布式系統(tǒng)設計思想與實時性、可靠性技術(shù)相結(jié)合，建立流程工業(yè)分布式實時數(shù)據(jù)庫的服務模型，研究海量數(shù)據(jù)的動態(tài)存儲索引機制、事務建模與并行處理、高可用性網(wǎng)絡實時通信等技術(shù)，并實現(xiàn)研究成果在實際工業(yè)項目中的應用驗證。具體理論研究和技

2、術(shù)應用成果如下:
　　(1)在對流程工業(yè)應用場景的需求特點進行深入分析的基礎上，提出了分布式實時數(shù)據(jù)庫的服務模型作為系統(tǒng)的基礎架構(gòu)，以及基于中心化組織結(jié)構(gòu)和中心節(jié)點主從機制的實時數(shù)據(jù)庫分布式自組織理論。提出了基于Raft協(xié)議的主從中心節(jié)點選舉策略，結(jié)合服務發(fā)現(xiàn)模型、服務部署策略的研究與設計，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)庫服務內(nèi)部與系統(tǒng)整體兩個層級的自組織。
　　(2)針對流程工業(yè)的存儲應用場景特點，提出了基于工廠邏輯模型的動態(tài)全局索引機制

3、，以及基于二級分頁和多版本管理的本地索引機制。重點對數(shù)據(jù)分區(qū)分片策略、節(jié)點增刪處理方案、數(shù)據(jù)多重副本機制和存檔文件壓縮方案進行了研究，解決了異常狀態(tài)下數(shù)據(jù)擬合錯誤和歷史數(shù)據(jù)占用磁盤空間過高的問題，實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的可靠性和擴展能力。
　　(3)深入分析流程工業(yè)分布式任務請求的特點，建立了分布式實時數(shù)據(jù)庫的事務模型。基于該模型，研究并實現(xiàn)了相應的分布式并行查詢模型和分布式并行計算服務，用于解決分布式事務處理面臨的事務分解、并行調(diào)度、資

4、源管理等問題。提出了分布式實時混合并發(fā)控制算法，綜合利用多版本并發(fā)控制與樂觀并發(fā)控制的無阻塞特性，能夠優(yōu)化分布式事務執(zhí)行的實時性。
　　(4)提出了高可用性網(wǎng)絡實時通信服務的層次結(jié)構(gòu)，通過冗余連接會話、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道、網(wǎng)絡服務自組織等多種機制和策略，提高了流程工業(yè)網(wǎng)絡的可用性。設計了針對流程工業(yè)網(wǎng)絡的時鐘同步機制，能夠有效處理網(wǎng)絡時延抖動和服務器單點失效問題。同時，提出了網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)加密保護方案和基于數(shù)字證書的用戶身份認證機制，提升