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数据库集群故障切换技术的研究与实现

作　者: 梁勇
导　师: 阳国贵
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 高可用 集群 故障切换 事务完整性
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 177次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着不间断关键任务需求的不断增强,数据库管理系统这一核心部件的高可用性越来越受到业界的重视。当前数据冗余和集群设计成为数据库高可用方案的首选,但集群系统的故障切换效率影响了系统的高可用性。因此实现一个具有高故障切换效率的集群系统具有很好的使用价值,本文基于MySQL数据库系统设计实现了事务完整的故障切换模型Pronto_PF。本文详细分析了当前数据库集群采用的两种体系结构(无共享存储体系结构和共享存储体系结构)的特点,无共享结构的故障切换效率和集群可扩展性高,但结构的故障处理能力较弱,共享结构的故障处理能力强,但故障切换效率较低。引进故障预测机制提高故障切换的效率,并对基于预测的故障切换算法的正确性和合理性进行了证明。然后根据故障切换的需要引入了事务ID属性,设计实现了扩展的二进制日志文件中的事件结构:HA_log_event。最后基于故障预测和扩展的事件结构构建故障切换模型Pronto_PF,Pronto_PF主要由三个模块组成,节点切换模块在预测节点发生故障时召集选举协议,根据事务ID属性选择合适的协调者;事务读写模块引入事务信息表的概念,将系统执行事务的情况记录在事务信息表,根据事务信息表和节点日志文件的事件信息进行比较分析判断节点事务是否丢失;事务分析模块根据节点读写模块执行事务的撤销与重做实现系统事务的完整。本文在扩展日志的基础上实现了Pronto_PF,并根据其体系结构深入分析并实现了三个组成模块,其中应用了ROWA-A策略,心跳检测策略和重做日志策略等多种策略,论文最后对Pronto_PF进行了性能评测,并与现有高可用集群进行比较,结果表明模型的故障切换效率和事务完整性功能符合高可用需求。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 引言  10-12
    1.1.1 集群技术的发展  10-11
    1.1.2 集群技术的优势  11-12
  1.2 课题背景与研究意义  12-13
  1.3 论文研究内容  13-14
  1.4 论文组织结构  14-16
第二章 相关工作  16-26
  2.1 故障检测  16-19
  2.2 连接迁移  19-20
  2.3 分布式选举机制  20-22
    2.3.1 Bully算法  20-21
    2.3.2 环选举算法  21-22
  2.4 状态一致  22-25
    2.4.1 同步机制  22-24
    2.4.2 异步机制  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 数据库集群高可用性研究  26-40
  3.1 集群体系结构分析  26-29
    3.1.1 无共享存储体系结构  26-27
    3.1.2 共享存储体系结构  27-29
  3.2 集群结构比较分析  29-32
  3.3 集群故障切换机制  32-39
    3.3.1 基于故障预测的故障切换算法  32-37
    3.3.2 算法的合理性证明  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 二进制日志结构的研究  40-50
  4.1 复制机制的研究  40-41
  4.2 二进制日志结构分析  41-44
    4.2.1 概况  41-42
    4.2.2 二进制日志结构  42-44
  4.3 日志读写机制分析与改进  44-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 数据库集群故障切换模型的实现  50-62
  5.1 故障切换系统原型  50-53
    5.1.1 故障切换理论基础  50-51
    5.1.2 故障切换系统原型  51-53
  5.2 节点切换模块的实现  53-56
  5.3 事务读写模块的实现  56-58
  5.4 事务分析模块的实现  58-61
  5.5 本章小结  61-62
第六章 评测与分析  62-69
  6.1 测试环境  62-64
    6.1.1 硬件配置  62
    6.1.2 软件环境  62
    6.1.3 测试场景  62-64
  6.2 评价指标  64
  6.3 实验评测  64-67
  6.4 测试结果分析  67-68
  6.5 本章小结  68-69
第七章 结束语  69-71
  7.1 本文总结  69-70
  7.2 进一步的工作  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
作者在学期间取得的学术成果  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 程序设计 > 数据库理论与系统
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