袁　源　張云洋

[摘要]重點研究目前商用移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和一些移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原型中采用的復(fù)制和同步技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出一種以相關(guān)事務(wù)結(jié)果集為同步粒度的同步機制,并對如何實現(xiàn)這種同步機制做了較為詳細的闡述。

[關(guān)鍵詞]移動計算 移動數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)復(fù)制 同步技術(shù) 同步粒度

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320039－01

一、引言

移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指支持移動計算環(huán)境的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。與傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫相比，移動數(shù)據(jù)庫具有移動性、位置相關(guān)性、頻繁的斷接性、所處網(wǎng)絡(luò)條件的多樣性、較差的系統(tǒng)安全性及可靠性、資源的有限性、網(wǎng)絡(luò)通訊的非對稱性等特點[1]。

二、數(shù)據(jù)一致性

如何保證各個移動結(jié)點和服務(wù)器間的數(shù)據(jù)一致性是移動數(shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵問題。它的研究方向有兩個方面，一是數(shù)據(jù)的同步復(fù)制，另一個是移動事務(wù)模型。

到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了很多成熟的移動復(fù)制算法，如：兩級復(fù)制算法、三級復(fù)制機制等。其中的三級復(fù)制機制，是最為典型的異步復(fù)制機制，也是本文下部分討論的重點。

三、移動數(shù)據(jù)庫三級復(fù)制機制

三級復(fù)制體系結(jié)構(gòu)由服務(wù)器級復(fù)制、空中復(fù)制、客戶機緩存三級復(fù)制機制組成。服務(wù)器級復(fù)制為第一級復(fù)制，該復(fù)制采用傳統(tǒng)的復(fù)制技術(shù)，以保證服務(wù)器之間的一致性；空中復(fù)制為第二級復(fù)制，服務(wù)器將經(jīng)常被訪問的熱點數(shù)據(jù)組織起來，通過MSS向所有的MH廣播，這實際上等同于在無線信道上做了一級數(shù)據(jù)復(fù)制；客戶機緩存為第三級復(fù)制，MH利用本身的處理及存儲能力緩存數(shù)據(jù)庫中的部分數(shù)據(jù)，以支持移動用戶的斷接操作[3]。

三級復(fù)制體系結(jié)構(gòu)基本滿足了移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的四個目標，同時提高了系統(tǒng)的可伸縮性。

四、基于相關(guān)事務(wù)結(jié)果集的三級復(fù)制同步機制

（一）同步機制思想

首先分析同步機制的劃分粒度，它分為元組、事務(wù)、SQL語句或者所有的同步數(shù)據(jù)[4]。不同同步粒度的劃分在系統(tǒng)實現(xiàn)的難度、系統(tǒng)開銷、全局提交率等方面各有不同，目前的三級復(fù)制體系大都采用以一個移動事務(wù)的結(jié)果集為同步粒度，它既保證了移動事務(wù)的原子性，又保證了移動事務(wù)沖突檢測中的獨立性。但是，這種同步機制所帶來的系統(tǒng)開銷也是很大的，極大地加重了系統(tǒng)的負荷[5]。

為了改進上述問題，本文提出一種以相關(guān)事務(wù)結(jié)果集作為同步傳輸粒度的同步傳輸機制，它不同于以往的以單個事務(wù)結(jié)果集作為同步粒度，通過對移動事務(wù)的讀集和寫集進行邏輯運算，判斷出具有相關(guān)性的事務(wù)，進而在數(shù)據(jù)同步過程中將這些事務(wù)的結(jié)果集進行合并，避免了保存大量中間結(jié)果，減輕了同步服務(wù)器的負荷，也減少了無線傳輸過程中的數(shù)據(jù)量。同時，也保證了事務(wù)的原子性，比較容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致性的收斂。

（二）實現(xiàn)過程

首先用ReadSet(T)表示事務(wù)的讀集；WriteSet(T)表示事務(wù)的寫集，ResultSet(MT)表示事務(wù)的結(jié)果集。然后定義如下概念：

相關(guān)事務(wù)：如果兩個事務(wù)T1和T2具有以下特征，我們說它們是相關(guān)的：

1．WriteSet(T1)WriteSet(T2) !=

2．WriteSet(T1)ReadSet(T2)!=

當移動用戶在移動結(jié)點的本地數(shù)據(jù)副本上執(zhí)行事務(wù)時， EDBMS需要判斷正在執(zhí)行的事務(wù)是否和其他事務(wù)相關(guān)，如果是相關(guān)的，則將此事務(wù)和與之相關(guān)的事務(wù)的結(jié)果集做上同一個標記，這個標記用于在同步時快速過濾出需要上載的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這個標記將上載的數(shù)據(jù)按照相關(guān)事務(wù)的結(jié)果集劃分成不同的同步單元。

如果相關(guān)的事務(wù)的結(jié)果集有交集，則對交集的部分做合并操作，這樣就避免了保存大量中間結(jié)果的問題。

下面，我們以具體的例子說明移動事務(wù)相關(guān)的過程：

（1）相關(guān)1：寫寫相關(guān)

如果兩個事務(wù)的寫集的交集不為空，則這兩個事務(wù)是寫寫相關(guān)的。這種情況很常見，在一個應(yīng)用中，經(jīng)常會有包含相同SQL操作的事務(wù)重復(fù)執(zhí)行，典型的是在一個銷售系統(tǒng)中。

如下有兩個事務(wù)MT1，MT2所示，假設(shè)事務(wù)讀寫的表的初始內(nèi)容如表-1所示：

MT1

Update Table1 Set items=Items-10 Where name=“book”；

Update Table1 Set items=Items-10 Where name=“CD”；

MT2

Update Table1 Set items=Items-20 Where name=“book”；

Update Table1 Set items=Items-45 Where name=“CD”；

在MT1提交事務(wù)后，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫進行操作后便將MT1修改的元組做上MT1的事務(wù)標記。在MT2執(zhí)行過程中，發(fā)現(xiàn)將要修改的元組標有其他事務(wù)的標記，則認為本事務(wù)是和已經(jīng)標記的事務(wù)是相關(guān)的。將MT1和MT2兩個事務(wù)相關(guān)后，相關(guān)事務(wù)的結(jié)果集相當于在移動設(shè)備的本地數(shù)據(jù)副本上執(zhí)行了如下一個單獨的事務(wù)：

UMT1

Update Table1 Set items=Items-30 Where name=“book”；

Update Table1 Set items=Items-60 Where name=“CD”；

以上描述的是一種較為特殊的產(chǎn)生寫寫相關(guān)的事務(wù)的場景。更為一般的情況是兩個事務(wù)寫集的交集只是其中某個事務(wù)寫集的一個真子集，也即兩個事務(wù)滿足下列條件：

WriteSet(MT1) WirteSet(MT2)!=

并且滿足下面的一個或者兩個條件：

WirteSet(MT1) WirteSet(MT2)WirteSet(MT1)

WirteSet(MT1) WriteSet(MT2)WirteSet(MT2)

（2）相關(guān)2：寫讀相關(guān)

寫讀相關(guān)的情景在應(yīng)用中也經(jīng)常出現(xiàn)，當一個移動事務(wù)在本地數(shù)據(jù)副本上提交后，其對數(shù)據(jù)的修改可能會被其他事務(wù)讀取，并用于這些事務(wù)的執(zhí)行過程中。在寫讀相關(guān)事務(wù)中，因為后提交的事務(wù)的結(jié)果依賴于前一個事務(wù)的寫集中的某些數(shù)據(jù)項，因此認為這兩個事務(wù)是相關(guān)的。

以上我們討論的都只涉及到兩個事務(wù)之間的相關(guān)，但卻很容易可以擴展到多個事務(wù)之間。

四、結(jié)束語

本文重點研究了目前流行的復(fù)制移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的復(fù)制和同步技術(shù)。在詳細分析已有同步技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種以相關(guān)事務(wù)的結(jié)果集為同步粒度的結(jié)果集傳遞合并的同步機制，并對如何實現(xiàn)這種同步機制的方法做了較為詳細的闡述。

參考文獻：

[1]劉鐵銘、張有為、張媛媛，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫應(yīng)用研究[J].微計算機信息，2006,1-2:P88-90.

[2]王珊、丁治明，移動計算環(huán)境中的移動數(shù)據(jù)庫，微電腦世界，2001.8:p25-27.

[3]丁治明，移動數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)研究，中國科學院研究生院博士學位論文，2002.05.

[4]何新貴、唐常杰、李霖、劉云生，特種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，北京：科學出版社，2000.