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分布式并行数据库系统DPSQL中智能化重构的研究与实现

作　者: 陈建英
导　师: 刘心松
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 分布式并行系统重构动态冗余高可靠高可用
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 61次
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内容摘要

随着Internet、电子商务和企业信息化的迅猛发展，人们对数据库系统可靠性和可用性要求日益提高。在众多数据库系统中，分布式并行数据库系统DPDBS（Distributed Parallel Database System）以其数据分布性和处理并行性的完美结合成为一种理想的数据库系统。在DPDBS的研发过程中，计算机科学工作者和技术人员不断地探索各种实现系统高可靠性和高可用性的算法和技术，系统重构的研究也因此取得了不断的进步。在DPDBS中，各节点自治性导致其加入和退出的随机性，节点自身软硬件缺陷、网络和自然因素等造成其故障的不可预测性。因此，要实现DPDBS的高可靠和高可用性，就必须解决好节点状态变化和故障时的系统重构问题，其实现的好坏直接影响着系统资源的可用性。在DPDBS中，不仅要求系统重构能在部分节点发生故障或在线加入新节点时确保整个系统继续正常运行，还要能在节点间智能化动态调度负载，使各节点间负载均衡，以提高其系统性能特别是可用性。大量系统重构研究产生了许多成熟有效的技术和理论，但其研究都只局限于单个节点故障情况。而在DPDBS中，由于节点状态变化的随机性和不可预测性，不可避免地存在着多个节点发生故障的可能性。因此，其系统重构不能只局限于单节点故障情况。为此，提出通过数据动态冗余实现的具有分布式并行处理能力的系统智能化重构机制——分布式并行系统重构DPSR（Distributed Parallel System Reconfiguration）。DPSR现已成功应用于研究室自主研发的分布式并行数据库系统DPSQL。在DPSQL中，DPSR通过对数据库信息的分布采集并以数据“再生”和“转移”的方式在各节点并行完成数据资源的动态冗余分布，以保证节点状态变化和负载失衡时系统数据资源的高可用性；通过对节点负载信息和状态更新信息的定时和实时收集，并在出现节点数变化时将当前系统中所有节点重构成为一个新的有机体以实现了系统的高可靠性。DPSQL作为数据库系统平台在电子政务、多媒体服务等对可用性和可靠性要求高的领域和部门的应用表明，DPSR解决了多节点状态变化和故障的系统重构问题，保证了系统的高可靠性和数据资源的高可用性，是分布式并行数据库系统提供高可用性甚至永不停顿服务的坚实技术基础。

全文目录

引言  8-10
第一章系统重构技术回顾  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 系统故障的定义及分类  10-12
    1.2.1 故障的定义  10
    1.2.2 故障的分类  10-12
  1.3 容错技术的发展  12-13
  1.4 实现系统重构的主要方法  13-15
    1.4.1 硬件冗余  13-14
    1.4.2 信息冗余  14
    1.4.3 时间冗余  14-15
    1.4.4 冗余附加技术  15
  1.5 数据库系统故障模式及容错处理  15-18
第二章分布式并行数据库系统DPSQL  18-34
  2.1 数据库系统  18-25
    2.1.1 发展简史和总体结构  18-20
      2.1.1.1 发展简史  18-19
      2.1.1.2 系统总体结构  19-20
    2.1.2 分布式数据库系统  20-22
      2.1.2.1 发展简史  20-21
      2.1.2.2 标准定义  21-22
      2.1.2.3 技术回顾  22
    2.1.3 分布式并行数据库系统  22-25
      2.1.3.1 系统概念  22-23
      2.1.3.2 功能特点  23-24
      2.1.3.3 系统实例  24-25
  2.2 DPSQL简介  25-34
    2.2.1 DPSQL总体构架  25-26
      2.2.1.1 设计模型  25-26
      2.2.1.2 总体结构  26
    2.2.2 服务器端软件结构  26-29
      2.2.2.1 DPSQL对MySQL的修改  26-27
      2.2.2.2 DPSQL对Inobase的修改  27-28
      2.2.2.3 DPSQL、MySQL以及InnoDB三者的关系  28-29
      2.2.2.4 DPSQL服务器端结构  29
    2.2.3 客户端软件结构  29-30
    2.2.4 客户端与服务器端的交互  30-31
    2.2.5 DPSQL设计特点  31-34
第三章分布式并行系统重构研究  34-54
  3.1 基本概念  34
  3.2 DPSQL运行分析  34-37
    3.2.1 节点的启动  35-36
    3.2.2 节点的退出  36
    3.2.3 DPSQL运行周期  36-37
  3.3 DPSR基本思想及模型  37-45
    3.3.1 系统环境及设计目标  37-38
    3.3.2 故障检测  38-39
    3.3.3 DPSR基本思想  39-40
    3.3.4 DPSR模型  40-41
    3.3.5 算法设计  41-45
      3.3.5.1 升级重构  41-43
      3.3.5.2 降级重构  43-44
      3.3.5.3 负载平衡重构  44-45
  3.4 活动节点表和数据目录的维护  45-54
    3.4.1 活动节点信息表  45-48
      3.4.1.1 活动节点信息表简介  45-46
      3.4.1.2 活动节点信息表的维护  46-48
    3.4.2 数据目录  48-54
      3.4.2.1 数据目录简介  48-49
      3.4.2.2 数据目录的维护  49-54
第四章分布式并行系统重构在DPSQL中的技术实现  54-67
  4.1 术语定义  54
  4.2 程序说明  54
  4.3 软件结构  54-56
    4.3.1 DPSQL软件构成  54-55
    4.3.2 DPSR总体结构  55-56
  4.4 程序实现逻辑  56-66
    4.4.1 程序逻辑  56-60
    4.4.2 重要数据结构  60-64
      4.4.2.1 数据目录类  60-62
      4.4.2.2 活动节点链表类  62-63
      4.4.2.3 其它几个数据结构  63-64
    4.4.3 接口  64-66
      4.4.3.1 外部接口  64
      4.4.3.2 内部接口  64-65
      4.4.3.3 全局信息的消息类型宏定义:  65-66
  4.5 存储分配  66-67
第五章可靠性和可用性分析  67-73
  5.1 可靠性分析  67
  5.2 可用性分析  67-73
    5.2.1 性能分析选用数据资源可用性的原因  67-68
    5.2.2 服务器逻辑分组  68-69
    5.2.3 数据资源瞬时可用度  69-72
    5.2.4 可用性比较  72-73
结语  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
个人简历  77

分布式并行数据库系统DPSQL中智能化重构的研究与实现

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