潘　鵬　李蘭英

[摘要]移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(MDS)的事務(wù)管理必須運(yùn)作于諸如低帶寬，電量限制，弱連接，和移動(dòng)性等很多有限的資源下。由于這些限制，傳統(tǒng)的并行控制機(jī)制不能夠維持活動(dòng)事務(wù)的可用性。所以改進(jìn)的事務(wù)調(diào)度和并行控制機(jī)制必須能夠充分的發(fā)揮MDS的潛能。闡述關(guān)于多版本事務(wù)處理方法和基于結(jié)合時(shí)間戳的多版本兩段加鎖的無死鎖并行控制機(jī)制。目標(biāo)模型通過改進(jìn)的并行度，減少的事務(wù)等待時(shí)間和更小撤消率提供更高的吞吐量。

[關(guān)鍵詞]移動(dòng)事務(wù) 并行 多版本 加鎖

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0120074－02

一、移動(dòng)事務(wù)處理概述

（一）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)處理

在移動(dòng)計(jì)算環(huán)境下，有移動(dòng)終端參與了執(zhí)行的事務(wù)稱為移動(dòng)事務(wù)(mobile transaction，MT)。移動(dòng)事務(wù)處理就是要維護(hù)移動(dòng)終端與中心數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)一致性，提供事務(wù)處理的能力。于移動(dòng)終端的移動(dòng)性和無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，移動(dòng)事務(wù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的一般事務(wù)（滿足ACID準(zhǔn)則）有一些區(qū)別。

1．由于無線網(wǎng)絡(luò)斷接或者計(jì)算終端的移動(dòng)，因此移動(dòng)終端間或移動(dòng)終端和中心數(shù)據(jù)庫之的數(shù)據(jù)并不需要時(shí)刻保持嚴(yán)格一致。

2．由于無線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常斷接，或者移動(dòng)終端本身的硬件條件有限，移動(dòng)終端不可能與服務(wù)器保持實(shí)時(shí)連接，因此移動(dòng)事務(wù)很可能是個(gè)長時(shí)間的事務(wù)。

3．在傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理過程中斷接被看作是故障，但是在無線計(jì)算環(huán)境下，斷接情況被視作是正常的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)在斷接的情況下依然提供事務(wù)處理服務(wù)，所以其事務(wù)處理方式必然和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)有所不同。

4．由于移動(dòng)終端可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中自由移動(dòng)，因此事務(wù)的狀態(tài)，事務(wù)訪問的數(shù)據(jù)狀態(tài)以及位置信息都會(huì)改變。

（二）現(xiàn)有移動(dòng)事務(wù)的處理模型

鑒于移動(dòng)事務(wù)和傳統(tǒng)事務(wù)處理存在上述區(qū)別，因此傳統(tǒng)的事務(wù)處理方法不能夠直接用來解決移動(dòng)環(huán)境下的事務(wù)處理。近年來，許多研究機(jī)構(gòu)對移動(dòng)事務(wù)進(jìn)行了專門的研究，并提出了各種處理模型。

如：M.H.Dunham等人提出的基于全局事務(wù)和拆分事務(wù)建立的Kangaroo模型。P.K.Chrysanthis在Open-Nested事務(wù)模型的基礎(chǔ)上為了適應(yīng)移動(dòng)環(huán)境而提出的移動(dòng)嵌套事務(wù)模型。他的模型當(dāng)中強(qiáng)調(diào)了事務(wù)的補(bǔ)償?shù)雀拍?，但是這種補(bǔ)償似乎會(huì)造成較大的系統(tǒng)開銷。G.D.Walborn和P.K.Chrysanthis提出的基于語義的事務(wù)模型的總體思想是總體思想是通過可以交換操作來提高事務(wù)的并發(fā)性。Pitoura和B.Bhargava提出的以支持?jǐn)嘟硬僮鳌⒕植窟B接和模糊數(shù)據(jù)（例如位置信息）的弱事務(wù)模型。E.Pitoura和B.Bhargava提出了一種針對移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)的、可預(yù)計(jì)的、多變的斷接狀況，而設(shè)計(jì)的一種被稱為“簇模型”的移動(dòng)事務(wù)處理模型。S.K.Madria和B.Bhargava提出了預(yù)寫操作以提高移動(dòng)事務(wù)中貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)的可訪問性，但是在事務(wù)恢復(fù)策略上還沒有進(jìn)一步的討論。J.Jing，O.Bukhres和A.Elmagarmid提出了一種新型的鎖管理策略。

二、移動(dòng)數(shù)據(jù)處理模型

在多版本事務(wù)調(diào)度中一個(gè)好的移動(dòng)事務(wù)應(yīng)該存在三個(gè)狀態(tài)，1.事務(wù)開始；2.事務(wù)提交；3.事務(wù)結(jié)束。一個(gè)活動(dòng)的移動(dòng)事務(wù)可能處于三種狀態(tài)的任何一個(gè)。一個(gè)移動(dòng)事務(wù)能夠在一個(gè)移動(dòng)主機(jī)上開始和提交，但是它只能在一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上結(jié)束。在約束條件下目標(biāo)調(diào)度在一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的不同版本上同時(shí)執(zhí)行讀鎖和寫鎖請求，這些約束都是根據(jù)分布式并行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項(xiàng)的鎖請求和瑣維持時(shí)間戳指定的。如果一個(gè)事務(wù)能過成功地提交到服務(wù)器就可以間接的證明這個(gè)事務(wù)執(zhí)行的正確性，而不必要設(shè)立單獨(dú)的確認(rèn)段。這個(gè)模型要求讀寫操作具有并發(fā)性，即一個(gè)Read操作總是能夠得到上一個(gè)被提交或被結(jié)束的數(shù)據(jù)版本，這個(gè)過程中不能被阻塞。

多版本事務(wù)(MV-T)機(jī)制是通過眾多的移動(dòng)事務(wù)(MT)的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)移動(dòng)事務(wù)(MT)在移動(dòng)主機(jī)(MH)上被部分地處理之后，將被提交到服務(wù)器上進(jìn)行最終的處理。關(guān)于模型也進(jìn)行了如下的設(shè)定：一個(gè)移動(dòng)事務(wù)能夠通過任何移動(dòng)主機(jī)將其提交到服務(wù)器中，與此同時(shí)服務(wù)器也應(yīng)能夠同時(shí)運(yùn)行被其他主機(jī)提交的移動(dòng)事務(wù)。在這整個(gè)過程中要注意兩點(diǎn)：1.一個(gè)事務(wù)成功的將被更新的數(shù)據(jù)項(xiàng)提交到服務(wù)器之后，這個(gè)事務(wù)才真正地完成了在移動(dòng)主機(jī)上的使命；2.在服務(wù)器上的移動(dòng)事務(wù)，必須滿足兩個(gè)條件：（1）該事務(wù)上的所有鎖都被服務(wù)器撤銷；（2）該事務(wù)成功的將數(shù)據(jù)項(xiàng)更新到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。才能被服務(wù)器成功的結(jié)束。

在本文的目標(biāo)模型中，通過充分利用移動(dòng)事務(wù)在移動(dòng)主機(jī)中提交和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中結(jié)束之間的時(shí)間，來改進(jìn)移動(dòng)事務(wù)的并行性。

例子：在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的處理范圍中有兩移動(dòng)主機(jī)分別執(zhí)行著兩個(gè)事務(wù)T1和T2（圖1）。事務(wù)T2在事務(wù)T1提交以后結(jié)束之前開始執(zhí)行。這樣T2就無須為了等待T1結(jié)束之后才開始而白白浪費(fèi)等待時(shí)間。如果一個(gè)事務(wù)允許在移動(dòng)主機(jī)上提交，數(shù)據(jù)項(xiàng)允許被移動(dòng)主機(jī)上的事務(wù)改寫之后再傳回?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器，這樣的事務(wù)就會(huì)比其他事務(wù)更具有可用性。

（二）加鎖協(xié)議

我們使用加鎖方法完成數(shù)據(jù)的獨(dú)立性和排除層疊的中止行為，利用時(shí)間戳來避免死鎖。另外還引進(jìn)了驗(yàn)證鎖。一個(gè)移動(dòng)事務(wù)(MT)被提交以后它的讀鎖就被修改為驗(yàn)證鎖。如果移動(dòng)事務(wù)的鎖請求因已被占用而不能得到滿足，這些移動(dòng)事務(wù)(MTs)會(huì)被阻塞或中止。對于一個(gè)正在向一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)請求加鎖的移動(dòng)事務(wù)，我們稱為‘請求者；而一個(gè)已經(jīng)擁有數(shù)據(jù)項(xiàng)操作權(quán)限的移動(dòng)事務(wù)，我們稱為‘擁有者。當(dāng)一個(gè)‘請求者的時(shí)間戳高于‘擁有者的時(shí)間戳?xí)r，這個(gè)‘請求者即被阻塞。

一個(gè)移動(dòng)事務(wù)通過讀請求操作可以獲得數(shù)據(jù)項(xiàng)的最新版本。這就是定義的讀規(guī)則，這個(gè)規(guī)則適用于所有的讀請求操作。應(yīng)該注意的是，在樂觀模型中一個(gè)移動(dòng)事務(wù)通過讀操作只能讀到數(shù)據(jù)項(xiàng)較老的一個(gè)版本。前面提到過，當(dāng)一個(gè)‘請求者不能得到需要的數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，就會(huì)被阻塞，這種行為，就是根據(jù)鎖請求調(diào)度程序來實(shí)現(xiàn)的，這樣可以有效的避免沖突。

三、結(jié)束語

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已被越來越廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，其關(guān)鍵技術(shù)之一是移動(dòng)事務(wù)的處理。本文介紹了現(xiàn)有移動(dòng)事務(wù)處理模型，并提出了自己的事務(wù)處理方法。本文給出的數(shù)據(jù)庫原型系統(tǒng)在事務(wù)處理等方面有的色，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡介：

潘鵬，男，漢，河南開封，哈爾濱理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生，主要研究方向：嵌入式數(shù)據(jù)庫。