高可用事务处理系统的并发控制技术

发布时间：2022-01-26 23:47

　　事务处理是数据库管理系统的特性之一。随着移动互联网的发展,互联网应用迫切地需要数据库管理系统在保证事务语义的前提下能够提供持续不断的数据访问服务,即高可用服务。由于复制技术可以提高系统服务的可用性,并且共识协议可以提供强一致性的容错服务。因此,由多副本构成的高可用事务处理系统应运而生,它利用共识协议将数据从领导者节点同步至其他跟随者节点。高可用事务处理系统已应用于各大互联网公司的核心业务。然而,高可用事务处理系统的并发控制在可扩展性、副本恢复和单点性能等方面依然面临着诸多挑战。首先,并发控制虽然保证了事务语义,但导致了副本节点上的读取失败和读取阻塞,这牺牲了多副本的可扩展处理能力。其次,副本恢复将直接服务于事务的并发控制,而共识协议增加了副本节点的恢复代价,从而影响系统的可用性及事务处理性能。最后,乐观并发控制协议通过验证机制来保证事务的串行化语义,而在混合型工作负载下,单一的验证机制降低了事务的吞吐。因此,本文致力于探索高可用事务处理系统中的并发控制机制。以下是本文的主要贡献:1.针对多副本的可扩展问题,提出了高效快照隔离机制ESI（Efficient Snapshot Isolat... 

【文章来源】：华东师范大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 高可用事务处理系统概述
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 系统模型
        1.2.3 关键问题
    1.3 研究内容与主要贡献
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 主要贡献
    1.4 章节安排
第二章 背景知识和相关工作
    2.1 Raft复制系统
        2.1.1 日志复制
        2.1.2 领导者选举
    2.2 事务处理机制
        2.2.1 强快照隔离
        2.2.2 乐观验证方法
    2.3 相关工作
        2.3.1 复制与共识协议
        2.3.2 多版本并发控制协议
        2.3.3 乐观并发控制协议
    2.4 本章小结
第三章 ESI：支持副本可扩展的高效快照隔离
    3.1 引言
    3.2 强快照隔离的基本实现
        3.2.1 系统架构
        3.2.2 事务执行
        3.2.3 问题分析
    3.3 强快照隔离的高效实现
        3.3.1 实现概述
        3.3.2 提前日志回放
        3.3.3 事务读取操作
        3.3.4 节点恢复
        3.3.5 垃圾回收
    3.4 自适应时间戳分配
        3.4.1 成批处理与嵌入机制
        3.4.2 自适应机制
    3.5 实验分析
        3.5.1 实验配置
        3.5.2 可扩展性验证
        3.5.3 有效性验证
    3.6 本章小结
第四章 AELR：精准高效的日志修复技术
    4.1 引言
    4.2 问题分析
        4.2.1 Raft协议的属性
        4.2.2 日志不一致异常
        4.2.3 典型日志修复方法
    4.3 特殊标记日志记录
        4.3.1 概述
        4.3.2 新领导者节点的接管流程
    4.4 精准高效的日志修复
        4.4.1 AELR算法
        4.4.2 正确性分析
        4.4.3 性能分析
    4.5 实现与优化
        4.5.1 领导者节点的调优方法
        4.5.2 跟随者节点的调优方法
    4.6 实验分析
        4.6.1 实验环境
        4.6.2 实验结果
    4.7 本章小结
第五章 AOCC：面向混合型工作负载的自适应乐观并发控制协议
    5.1 引言
    5.2 研究动机
        5.2.1 单个事务中的HTAP
        5.2.2 混合型负载
    5.3 事务级别的AOCC
        5.3.1 跟踪机制
        5.3.2 验证方法
        5.3.3 示例说明
        5.3.4 实现方法
        5.3.5 局限性
    5.4 语句级别的AOCC
        5.4.1 协议详述
        5.4.2 自适应策略
        5.4.3 正确性分析
        5.4.4 讨论
    5.5 实验分析
        5.5.1 测试负载
        5.5.2 实验结果
        5.5.3 实验总结
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型数据管理系统研究进展与趋势[J]. 崔斌,高军,童咏昕,许建秋,张东祥,邹磊.  软件学报. 2019(01)
[2]集群数据库系统的日志复制和故障恢复[J]. 王嘉豪,蔡鹏,钱卫宁,周傲英.  软件学报. 2017(03)
[3]新型非易失存储环境下事务型数据管理技术研究[J]. 潘巍,李战怀,杜洪涛,周陈超,苏静.  软件学报. 2017(01)
[4]内存计算技术研究综述[J]. 罗乐,刘轶,钱德沛.  软件学报. 2016(08)
[5]支持大数据管理的NoSQL系统研究综述[J]. 申德荣,于戈,王习特,聂铁铮,寇月.  软件学报. 2013(08)
[6]数据管理技术的新格局[J]. 覃雄派,王会举,李芙蓉,李翠平,陈红,周烜,杜小勇,王珊.  软件学报. 2013(02)



本文编号：3611346