基于確定性執(zhí)行策略的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)中所需存儲(chǔ)以及處理的數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng),分布式數(shù)據(jù)庫(kù)成為企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的主要方式。為了提升數(shù)據(jù)處理能力，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)需要增加新的節(jié)點(diǎn)來提升整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。為了保證事務(wù)的ACID屬性，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)需要執(zhí)行兩階段提交協(xié)議，由于兩階段提交協(xié)議需要利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多次的信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間往往會(huì)超過事務(wù)在本地的執(zhí)行時(shí)間。當(dāng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中節(jié)點(diǎn)數(shù)超過一定的數(shù)量時(shí)，整個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的性能增長(zhǎng)就會(huì)逐漸降低，直至維持在一個(gè)穩(wěn)定水平，系統(tǒng)的吞吐量并不

2、能隨著分布式數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增長(zhǎng)而線性上升。保持分布式事務(wù)的ACID屬性已經(jīng)成為限制分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可擴(kuò)展性的主要原因。耶魯大學(xué)Daniel Abadi教授在2010年提出了確定性事務(wù)執(zhí)行策略的概念，是指如果在一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中每個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)接收到的事務(wù)請(qǐng)求全局有序，消除每個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)中系統(tǒng)線程調(diào)度的隨機(jī)性，并且消除用戶在事務(wù)執(zhí)行過程中修改或者中斷事務(wù)的可能性，那么分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在不使用兩階段提交協(xié)議也可以保證數(shù)據(jù)庫(kù)副本間的一

3、致性。
　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件，利用該數(shù)據(jù)庫(kù)中間件可以將任何支持增刪改查功能的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)改造成一個(gè)基于確定性事務(wù)執(zhí)行策略的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以在保證事務(wù)ACID屬性的情況下具有非常良好的擴(kuò)展性。在本文中，主要完成了以下工作：（1）對(duì)事務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行全局定序。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)通信子模塊，在數(shù)據(jù)通信子模塊中利用Appia將不同數(shù)據(jù)庫(kù)中間件進(jìn)行信息交換的過程封裝成一個(gè)Ddchannel,利用Ddchannel之

4、間的信息傳交換來確定出最終的事務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行順序，使事務(wù)請(qǐng)求在整個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中達(dá)到全局有序。（2）消除數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)中系統(tǒng)線程調(diào)度的隨機(jī)性以及在事務(wù)執(zhí)行過程中用戶修改或者中斷事務(wù)的可能性。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)事務(wù)管理子模塊，在事務(wù)管理子模塊中，對(duì)事務(wù)施加保守有序鎖，利用保守有序鎖來消除操作系統(tǒng)線程調(diào)度的不確定性。為了消除在事務(wù)執(zhí)行過程中用戶修改或者中斷事務(wù)的可能性，事務(wù)管理子模塊調(diào)用存儲(chǔ)過程來執(zhí)行事務(wù)請(qǐng)求。（3）驗(yàn)證最終實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。本