移动实时数据库系统时间正确性研究

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随着移动计算技术的快速发展,移动环境下涉及到实时事务处理的应用需求正逐渐增长。而移动通讯的带宽有限性引起较大的数据访问延迟,有时甚至由于网络传输的断接而使得事务得不到所需访问的数据,这些严重影响了移动环境下实时事务截止期的满足。同时,实时事务的时间要求(典型地为截止期)的满足通常比事务执行的逻辑结果的完全正确更为重要。因此,有必要对移动实时数据库系统的时间正确性进行深入的研究。  移动实时数据库系统是事务和数据可以具有定时特性或显式定时限制并运行在移动计算环境的数据库系统。移动计算环境的特殊性使得在设计移动实时数据库系统时需要考虑诸多传统分布式计算环境不需要考虑的问题,如客户机的移动性、位置策略、电源状况等。这使得移动实时数据库系统与传统分布式数据库系统或实时数据库系统在体系结构上存在较大差别。为此,提出了一个移动实时数据库系统模型。模型分成两个部分组成,一部分是可信固定网络环境下运行于固定主机上的全局移动实时数据库模块,负责管理全局数据库并进行全局事务处理。另一部分是无线网络环境下运行于移动客户机上的本地移动实时数据库模块,负责维护和管理移动客户机数据库部分并进行移动实时事务的局部处理。  移动实时事务(MRTTs)的本质上是实时事务,它具有实时事务在事件定义、经历及其投影以及经历中事件的发生之上的相似性。但由于移动计算环境的影响,它又具有频繁断接性、位置相关性、过区切换性等特点。这使得能够满足传统事务正确性的可串行化准则在满足移动实时事务的时间正确性、结果正确性、结构正确性和行为正确性时过于严格,不利于实时事务定时限制的满足。分别对移动实时事务正确性的四个方面作了描述,并对放松可串行化的正确性准则进行了讨论。  定时限制是移动实时事务的一个重要特征。我们提出了移动环境下实时事务的“相对”时间正确性准则,只要事务所访问数据的陈旧度(Staleness)在控制的范围内,就不一定要求实时事务访问的数据在事务提交时是绝对正确的。策略一方面降低了移动实时事务的并发控制代价,另一方面以牺牲事务的“绝对”时间正确换取事务截止期的满足,这与实时数据库“宁愿要部分正确但及时的结果而不愿要绝对正确但过时的结果”的系统目标是相一致的。  降低位置管理的时间代价有利于满足移动实时事务时间正确性。为了降低位置管理时间代价,设计了一个近乎理想的位置数据库拓扑结构。并构造了一个迁移矩阵,给出了一个用于组织位置数据库的集合覆盖算法。将构造位置数据库结构的问题转换成求位置数据库集合的一个无重覆盖的问题,并给出了一个基于集合覆盖的聚簇(CSC)方法。  实验表明,相对时间正确性准则的提出及相应的事务执行模型能提高系统中满足截止期事务的比率,从而提高系统性能。使用CSC方法也比随机聚簇(RC)方法的位置管理代价更少。
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