基于冗余与协同的分布式事务管理方法研究

摘要

随着计算机技术的发展和Internet的普及，分布式事务管理具有越来越重要的意义。分布式事务管理的主要目标是保证所有分布式事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性。为了达到这个目标，分布式事务管理需要采用一个事务提交协议，同时希望提交协议具有高可靠性和低开销的特点。 本文首先详细分析了现有主要的分布事务提交协议---两阶段提交协议（2PC）和三阶段提交协议（3PC）。分析表明：2PC虽然具有低开销的特点，但有事务阻塞的可能；而3PC是非阻塞性协议，也即它允许每个节点在有故障发生时可继续工作而不需等待其它失效节点的恢复，但所有参与者需要关心新协同者的选举问题，通信和存储开销大。 本文在原有的三阶段提交协议的基础上，提出了一个基于协同者冗余的三阶段提交协议。该协议通过增加协同者的冗余节点，使得参与者相信协同者是正常的，从而不必关心新协同者的选举问题，能降低3PC无故障时的额外开销；同时，由于存在一个备份节点，当协同者单节点出现故障时恢复时间短。 系统采用基于检查点的回卷恢复技术来容错，同时也带来一定的容错开销。本文通过对检查点回卷恢复机制的分析，发现检查点间隔的适当选定是系统性能优化的一个重要指标。为了使系统进一步优化，本文针对双机容错系统，利用马尔科夫链得到了最佳检查点间隔的求解等式，并在实验中证实了求解等式的正确性。 最后，本文将改进的系统在纳米分子器件设计加以应用，并对系统的性能进行了评估。评估结果表明：改进的系统具有高可靠性、低开销、故障恢复时间短的优点。