分布式短事务系统中提交协议的研究

分布式短事务系统具有事务简短、请求频繁的特点。现有的分布式提交协议多面向复杂的长事务应用场景,难以满足短事务处理的需求。针对分布式短事务系统的特点,提出一种新型的分布式事务提交方法。该方法在事务参与者之间建立互用日志,并通过询问协议进行交互,获得事务进展情况,从而减少了强制写日志次数和通信次数,优化了故障处理过程。与其他分布式提交协议和系统比较,本协议可以有效地提高事务效率,并具有更高的日志可用性。     

核心化多级安全数据库系统未决提交事务日志写出依赖研究

核心化体系结构的多级安全数据库系统中不同级别事务由该级别DBMS实例处理,DBMS实例自行维护事务日志缓存．事务处理过程中高级事务可能读取已提交的低级事务数据,如果低级事务提交日志记录尚未写入持久存储,而高级事务已提交并且提交日志记录写入持久存储后系统崩溃,恢复后系统将进入不一致的状态．为解决上述问题引入一个可信的日志协调实体维护全局的未决提交事务间的依赖关系,并协调各个DBMS实例的提交日志记录写出操作,保证被依赖的提交日志记录先于依赖它们的日志记录写入持久存储．文中还给出了方案的实现算法,并证明了算法的正确性,通过分析论证了方案的实用性．     

一种基于日志的异步远程镜像协议的设计

远程镜像是一种有效的数据容灾技术。本文设计了一种基于日志的异步远程镜像协议，通过写请求分批传播的机制，减少了通信链路传输的数据量。同时给出了一种批请求的原子提交机制，从而避免了写顺序不一致引起的主存储系统与从存储系统之间数据视图不一致。该协议在保证对应用的写请求具有较好响应速度的时候，也能够很好地保持镜像系统的数据一致性。     

一种分布式实时数据库提交协议

传统的事务提交协议不适合实时环境的需要，并且文献中现有的几个实时提交协议限制了实时事务执行的并发度，影响了实时事务的定时限制，该文针对分布式实时数据库系统的提交处理提供了2SC协议，它增加了事务执行的并发度且有助于事务截止期的满足，文中首先提出了一个分布式实时事务经历模型，着重讨论了事务因为冲突操作而引起的提交依赖和夭折依赖，然后给出了2SC（双空间提交）协议规则，根据该协议分布式实时事务的提交处理在两个空间中完成：结点的局部事务空间和系统的全局事务空间，在局部事务空间中，当处于准备状态的参与者夭折时，仅仅夭折其夭折依赖集中的事务而不会夭折其提交依赖集中的事务；在适当的条件下，处于准备状态的参与者允许其它事务访问其锁住的数据，在全局事务空间中，参与者能够在进入准备之前主动夭折，即当一个事务在进入准备状态之前就超过了截止期，其协调者和所有的参与者都将“寂寞死”，接着该文证明了2SC协议的正确性，即确保分布式事务提交的原子性，同时分析了该协议固有的优点比如提高事务执行的并发度和减缓事务的串联夭折等，并且2SC协议能够和现有的并发控制协议有机地结合在一起，确保分布式实时事务可串行化和提交的原子性，最后通过一个模拟实验证实了2SC协议的性能比较优越。     

面向网格环境的事务提交协议的研究

提出一种面向网格的事务提交协议-ENP.该协议取消了两阶段提交(2PC)协议中的投票阶段,参与者无需向协调者发送COMMIT消息,可自行决定提交而不必等待协调者的COMMIT命令.如果参与者操作失败,则其向协调者发送abort消息后可自行终止,不必等待协调者发来的ABORT命令.性能分析和实验结果表明,该协议放松了对事务原子性的要求,可以降低提交协议的消息复杂度和日志复杂度,保证了网格环境中事务状态的一致性,满足了各参与者和资源的自治性要求.     

一种抗并行攻击的Fiat-Shamir签名协议

和以前实现的数字签名一样，一般的Fiat-Shamir数字签名方案虽然不需要可信任的第三方介入，但它的信息是逐位公开的，因而就不能保证它可抗并行攻击．本文利用限时提交协议实现了一个抗并行攻击的Fiat-Shamir签名方案，并对它的安全性和效率进行了分析．     

网格环境下的事务提交机制的研究

由于网格具有异构性、动态性、自治性和分布性等特点,分布式体系结构下的分布式事务提交机制已经不能适用于网格环境下的事务管理需求.根据网格事务处理的特点,提出一种基于Agent的网格事务模型,设计一种网格环境下的事务提交协议和相应的算法.该协议的思想是放松对事务原子性的要求,保证事务在网格环境中能正确提交,并尽量减少已完成事务对资源的占用时间,以适应网格环境中资源的自治性要求.最后,对协议的正确性进行了证明,并通过理论上与其他提交协议进行性能对比分析,说明所提出的协议具有较好的性能.     

分布式实时事务提交协议

在分布式实时数据库系统中，保证事务原子性的唯一途径是研究和开发出一个实时的原子提交协议．首先详细分析了事务因数据访问冲突而形成的各种依赖关系，在此基础上提出了实时的原子乐观提交协议——2SC协议，该协议减少了事务的等待时间，提高了事务的并发度，且能无缝地和现有的并发控制协议集成在一起，保证事务的可串行化和原子性．通过模拟实验研究表明，采用该协议能够减少超过截止期的事务数目。     

分布式实时事务提交处理

由于提交处理的复杂性,分布式实时事务很难满足其截止期.提出了一种新的提交协议A2SC(主动的双空间提交),它适合于分布式实时事务提交处理的需要.分析了由于数据冲突访问而形成的各种依赖关系.当处于准备状态的事务和处于提交状态的事务发生数据冲突访问时,A2SC允许处于执行状态的事务在一种控制的方式下乐观地访问锁住的数据.当处于准备状态的事务夭折时,仅仅只有其夭折依赖集中的事务夭折.进一步提出了"没有结果的运行"的观念.当一个事务发现它是没有结果的允许时,它将主动夭折.进行了广泛的模拟实验比较A2SC和其它协议比如基准协议、PROMPT和DDCR的性能.模拟结果表明A2SC在最小化错过截止期的事务数方面较成功,因此A2SC适合于高性能分布式实时事务.     

面向网格的事务提交及恢复协议

该文在基于Agent的网格事务模型的基础上,提出网格环境下事务的提交协议,对其进行了性能分析。通过理论分析表明,提出的ENP协议降低了提交协议的消息复杂度和日志复杂度,参与者站点拥有较高的自治性,能够满足网格环境中各参与者的自治性要求。然后给出网格环境中会出现的故障情况:提供服务的数据库取消所提供服务时出现的故障。提出网格环境下的故障恢复协议:超时协议和重启动协议;使得在等待超时或站点出现故障时能及时有效地恢复到一个正确状态。分析了网格环境下特有的故障形式,给出相应的处理方式。最后,对故障恢复协议进行了简要分析。     

Coordinator log transaction execution protocol

The coordinator log transaction execution protocol proposed in this paper centralizes logging on a per transaction basis and exploits piggybacking to provide the semantics of a distributed atomic commit at a minimal cost. The protocol eliminates two rounds of messages (one phase) from the presumed commit protocol and dramatically reduces the number of log forces needed for distributed atomic commit. We compare the coordinator log transaction execution protocol to existing protocols, explain when it is desirable, and discuss how it affects the write ahead log protocol and the database crash recovery algorithm. Recommended by: Tamer Ozsu     

基于重复数据删除技术的雾存储数据去冗余方案

雾计算作为云中心在网络边缘的延伸,将不需要放在云端的数据直接进行存储和处理,从而可以快速响应底端设备的需求。为了解决现有方案中频繁的磁盘输入和输出(I/O),针对雾节点中存储数据的冗余问题,提出重复数据删除方案(DeFog)。利用红黑树的快速查找机制,在内存中构建数据指纹表,通过二次Hash获得索引表。固定时刻刷新内存中的指纹表保存在磁盘中,日志文件记录每次数据更新,这样在系统发生崩溃机器重启时,磁盘中的指纹表会与日志文件合并构建更新后的指纹表。通过在标准数据集中的实验与其他方案进行对比,证明了DeFog在查询效率上提高了54.1%,运行时间降低了42.1%。     

Integrated concurrency-coherency controls for multisystem datasharing

The authors propose an integrated control mechanism and analyze the performance gain due to its use. An extension to the data sharing system structure is examined in which a shared intermediate memory is used for buffering and for early commit processing. Read-write-synchronization and write-serialization problems arise. The authors show how the integrated concurrency protocol can be used to overcome both problems. A queueing model is used to quantify the performance improvement. Although using intermediate memory as a buffering device produces a moderate performance benefit, the analysis shows that more substantial gains can be realized when this technique is combined with the use of an integrated concurrency-coherency control protocol     

A Non-Forced-Write Atomic Commit Protocol for Cluster File Systems

Distributed metadata consistency is one of the critical issues of metadata clusters in distributed file systems. Existing methods to maintain metadata consistency generally need several log forced write operations. Since synchronous disk IO is very inefficient, the average response time of metadata operations is greatly increased. In this paper, an asynchronous atomic commit protocol （ACP） named Dual-Log （DL） is presented. It does not need any log forced write operations. Optimizing for distributed metadata operations involving only two metadata servers, DL mutually records the redo log in counterpart metadata servers by transferring through the low latency network. A crashed metadata server can redo the metadata operation with the redundant redo log. Since the latency of the network is much lower than the latency of disk IO, DL can improve the performance of distributed metadata service significantly. The prototype of DL is implemented based on local journal. The performance is tested by comparing with two widely used protocols, EP and S2PC-MP, and the results show that the average response time of distributed metadata operations is reduced by about 40%-60%, and the recovery time is only I second under 10 thousands uncompleted distributed metadata operations.     

基于Monte-Carlo方法的井下无线传感网络定位算法

在无线传感器网络应用当中,位置数据向来是关键信息之一。怎样用最小的代价,使得定位算法更加稳定健壮、更精确、更高效,是目前无线传感网定位算法追求的一个方向。因为无线传感网络有着很强的应用相关性,Monte—Carlo中心定位算法以井下环境为背景,设计的一种基于Monte—Carlo算法的改进的定位算法,定位方法简单,定位计算量小。最后通过实验将该算法和Monte．Carlo算法进行了仿真,结果显示在井下环境条件下,该算法有很强的稳定性和更好的精度。     

支持实时内存数据库不间断服务的恢复技术

实时内存数据库的目标是尽量不使用I/O操作,但在实时内存数据库的恢复子系统中,有两类I/O——刷新内存中的数据到外存和写日志无法避免。该文提出一个双机系统,无须直接写数据到外存,当一个节点失效时,仍能提供不间断服务,且在恢复的过程,对整个系统的性能基本没有影响。     

分布式内存管理系统的研究与设计

针对中小型企业数据处理的特点，提出了一种基于局域网的分布式内存管理系统，介绍了系统的数据组织方式、设计原理和各功能实体的具体实现。系统利用局域网内存资源存储数据，解决了磁盘输入/输出的性能瓶颈问题。把数据分成包，通过包管理实体对内存资源进行管理，利用同步协议机制保持主包和备包的同步。测试结果表明，利用系统对数据进行处理的效率是本机硬盘的5到7倍。     

The presumed-either two-phase commit protocol

This paper describes the presumed-either two-phase commit protocol. Presumed-either exploits log piggybacking to reduce the cost of committing transactions. If timely piggybacking occurs, presumed-either combines the performance advantages of presumed-abort and presumed-commit. Otherwise, presumed-either behaves much like the widely-used presumed-abort protocol.     

SWIFT—A new real time commit protocol

Although there are several factors contributing to the difficulty in meeting distributed real time transaction deadlines, data conflicts among transactions, especially in commitment phase, are the prime factor resulting in system performance degradation. Therefore, design of an efficient commit protocol is of great significance for distributed real time database systems (DRTDBS). Most of the existing commit protocols try to improve system performance by allowing a committing cohort to lend its data to an executing cohort, thus reducing data inaccessibility. These protocols block the borrower when it tries to send WORKDONE/PREPARED message [1, 6, 8, 9], thus increasing the transactions commit time. This paper first analyzes all kind of dependencies that may arise due to data access conflicts among executing-committing transactions when a committing cohort is allowed to lend its data to an executing cohort. It then proposes a static two-phase locking and high priority based, write-update type, ideal for fast and timeliness commit protocol i.e. SWIFT. In SWIFT, the execution phase of a cohort is divided into two parts, locking phase and processing phase and then, in place of WORKDONE message, WORKSTARTED message is sent just before the start of processing phase of the cohort. Further, the borrower is allowed to send WORKSTARTED message, if it is only commit dependent on other cohorts instead of being blocked as opposed to [1, 6, 8, 9]. This reduces the time needed for commit processing and is free from cascaded aborts. To ensure non-violation of ACID properties, checking of completion of processing and the removal of dependency of cohort are required before sending the YES-VOTE message. Simulation results show that SWIFT improves the system performance in comparison to earlier protocol. The performance of SWIFT is also analyzed for partial read-only optimization, which minimizes intersite message traffic, execute-commit conflicts and log writes consequently resulting in a better response time. The impact of permitting the cohorts of the same transaction to communicate with each other [5] on SWIFT has also been analyzed. Recommended by: Ahmed Elmagarmid     

基于两步备份机制的内存数据库恢复方法研究

在内存数据库中,数据库的备份、日志存储及异常情况下的系统恢复需要执行大量费时的磁盘I／O操作,这必将成为系统的瓶颈,传统的恢复方法基本上都是通过备份日志来确保数据库快速恢复到一致性状态。本文在Song’s No-Log Recovery Mechanism的基础上,结合影子内存技术,提出一种基于两步备份机制的内存数据库恢复方法,较之传统恢复方法,它无需记录日志,既可以减少恢复时间,又可确保响应时间的快速性。