本文關(guān)鍵詞：分布式事務(wù)并發(fā)控制關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中,一個(gè)事務(wù)請(qǐng)求經(jīng)常需要訪問(wèn)存儲(chǔ)在多個(gè)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。當(dāng)有許多并發(fā)的互相沖突的事務(wù)時(shí),為了保證系統(tǒng)的正確性和滿足一定的語(yǔ)義要求,需要運(yùn)行分布式并發(fā)控制協(xié)議。傳統(tǒng)的分布式事務(wù)并發(fā)控制協(xié)議通常基于兩階段鎖或者樂(lè)觀并發(fā)控制。當(dāng)有許多并發(fā)且沖突的事務(wù)的時(shí)候,系統(tǒng)的性能都有比較大的消耗。本文針對(duì)高效的分布式事務(wù)的并發(fā)控制,主要貢獻(xiàn)如下:1.對(duì)于單發(fā)型事務(wù),提出了去中心化的基于沖突依賴關(guān)系跟蹤和傳播的并發(fā)控制協(xié)議Dep Tran,Dep Tran把事務(wù)劃分成若干片段,每個(gè)片段可以在服務(wù)器上原子性的執(zhí)行。在事務(wù)的運(yùn)行時(shí),服務(wù)器延遲片段的執(zhí)行,跟蹤片段之間的沖突依賴關(guān)系,然后每個(gè)服務(wù)器對(duì)片段進(jìn)行確定性的重排,使得最后的執(zhí)行順序滿足序列化可能性。相比于傳統(tǒng)方法,在中度沖突程度下,Dep Tran有3.2~6.7倍的性能提升。2.對(duì)于通用型事務(wù),本文提出了基于離線分析、沖突重排、只讀事務(wù)優(yōu)化的并發(fā)控制方法Rococo,Rococo使用離線分析確定對(duì)沖突事務(wù)片段重排的可能性,并且對(duì)于不能重排的工作集,Rococo使用傳統(tǒng)的方法對(duì)導(dǎo)致不能重排的片段進(jìn)行合并,并且使用只讀協(xié)議處理只讀事務(wù),以盡可能的提高系統(tǒng)的性能。在TPC-C測(cè)試集的測(cè)試中,對(duì)比傳統(tǒng)的協(xié)議,Rococo在處理一般沖突情況下的并發(fā)事務(wù)時(shí),有1.2~5.3倍的性能提升。3.對(duì)于本文提出的并發(fā)控制協(xié)議,進(jìn)行了理論分析。通過(guò)分析,本文把相對(duì)復(fù)雜的分布式事務(wù)并發(fā)控制協(xié)議,分解成若干相互支撐的不變式。這些不變式不僅可以循序漸進(jìn)的證明系統(tǒng)的正確性,而且可以幫助系統(tǒng)開發(fā)者更好的理解協(xié)議的設(shè)計(jì),為系統(tǒng)的正確實(shí)現(xiàn)提供了藍(lán)本。除此之外,本文還使用規(guī)范化的數(shù)學(xué)描述語(yǔ)言TLA+對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了描述,并用模型驗(yàn)證的方法對(duì)一種可能的優(yōu)化進(jìn)行了機(jī)器檢查。4.對(duì)于近年來(lái)興起的在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中使用單工作線程的設(shè)計(jì)思想,本文指出了其在面對(duì)復(fù)雜的并發(fā)控制方法時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生“棧撕裂”的問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題,本文提出了一個(gè)用戶態(tài)的輕量級(jí)線程框架Tran Fiber,允許數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)者進(jìn)行協(xié)同式的任務(wù)管理。在保留單工作線程的好處的同時(shí),可以對(duì)棧進(jìn)行自動(dòng)管理。Tran Fiber可以極大的簡(jiǎn)化分布式并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：分布式事務(wù) 并發(fā)控制 嚴(yán)格序列化可能性 輕量級(jí)線程框架
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-10
• 第1章 引言10-22
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 分布式并發(fā)控制概述11-18
• 1.2.1 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)11-14
• 1.2.2 分布式事務(wù)模型與分類14-16
• 1.2.3 分布式事務(wù)并發(fā)控制的關(guān)鍵問(wèn)題16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與主要貢獻(xiàn)18-21
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18-20
• 1.3.2 主要貢獻(xiàn)20-21
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)21-22
• 第2章 相關(guān)工作綜述22-29
• 2.1 本章概述22
• 2.2 基于兩階段鎖的并發(fā)控制方法22-24
• 2.3 基于樂(lè)觀并發(fā)控制的并發(fā)控制方法24-26
• 2.4 限制事務(wù)類型的并發(fā)控制方法26-27
• 2.5 基于單工作線程的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 DepTran: 支持單發(fā)型事務(wù)的并發(fā)控制協(xié)議29-53
• 3.1 本章概述29-31
• 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-44
• 3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口32
• 3.2.2 基本協(xié)議32-36
• 3.2.3 正確性說(shuō)明36-39
• 3.2.4 優(yōu)化協(xié)議39-42
• 3.2.5 垃圾回收42
• 3.2.6 錯(cuò)誤恢復(fù)42-44
• 3.3 系統(tǒng)評(píng)價(jià)44-51
• 3.3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)44-45
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置45
• 3.3.3 微基準(zhǔn)測(cè)試45-47
• 3.3.4 宏基準(zhǔn)測(cè)試47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第4章 Rococo: 支持通用型事務(wù)的并發(fā)控制協(xié)議53-76
• 4.1 本章概述53-54
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)54-65
• 4.2.1 事務(wù)離線分析55-57
• 4.2.2 事務(wù)運(yùn)行協(xié)議57-62
• 4.2.3 最近沖突依賴關(guān)系62-63
• 4.2.4 只讀事務(wù)協(xié)議63-64
• 4.2.5 片段合并64-65
• 4.3 系統(tǒng)評(píng)價(jià)65-74
• 4.3.1 系統(tǒng)設(shè)置65-66
• 4.3.2 TPC-C測(cè)試集66-68
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析68-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第5章 對(duì)DepTran/Rococo的理論分析76-91
• 5.1 概述76-77
• 5.2 基本協(xié)議分析77-85
• 5.2.1 序列化圖77
• 5.2.2 基本性質(zhì)77-79
• 5.2.3 離線分析79-80
• 5.2.4 全局沖突依賴關(guān)系圖80-83
• 5.2.5 序列化可能性83-84
• 5.2.6 嚴(yán)格序列化可能性84-85
• 5.3 優(yōu)化協(xié)議分析85-89
• 5.3.1 增量證明方法85-87
• 5.3.2 序列化可能性87-89
• 5.4 數(shù)學(xué)規(guī)范與模型檢測(cè)89-90
• 5.5 本章小結(jié)90-91
• 第6章 TranFiber: 簡(jiǎn)化分布式并發(fā)控制實(shí)現(xiàn)的纖程框架91-105
• 6.1 概述91-92
• 6.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)92-99
• 6.2.1 問(wèn)題分析92-96
• 6.2.2 纖程與條件變量96-98
• 6.2.3 自定義調(diào)度器98-99
• 6.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)99-104
• 6.3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)99-100
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)置100
• 6.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析100-104
• 6.4 本章小結(jié)104-105
• 第7章 總結(jié)與展望105-107
• 7.1 論文主要研究工作總結(jié)105-106
• 7.2 未來(lái)工作展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-113
• 致謝113-115
• 附錄A TLA規(guī)范115-141
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果141

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本文編號(hào)：346554