分布式环境中数据库异常事务隔离和修复技术研究

摘要

分布式计算环境发展日益成熟，分布式环境中数据的存储及安全成为不容忽视的关键因素。而数据库系统作为有效存储和处理信息资源的重要媒介，已成为人们存储和组织数据的首选，因此，分布式环境中数据库的正确性及完整性尤为重要。而在分布式环境中，数据库受到恶意事务破坏的可能性大大增加，因此，分布式环境中数据库的安全技术一个很重要的研究课题。
　　本文对分布式环境中数据库恶意事务的修复技术和可疑事务的隔离技术进行了深入研究，提出了分布式环境中数据库的基于关联事务图模型的恶意事务并行修复技术以及分布式环境中数据库的二级可疑事务隔离技术，并在课题组自主研发的网格数据库管理系统NHGridDB中实现了上述两种安全机制。本文的主要工作和创新点如下：
　　(1)首先介绍和分析了分布式计算环境的特点、数据库隔离技术、数据库修复技术及分布式环境中数据库修复技术的相关研究，指出并讨论了现有方法存在的问题和不足。
　　(2)针对分布式环境的数据存储特性，为使分布式环境中的数据库受到恶意攻击和破坏后能够高效地完成对受损数据的修复，提出了一种分布式环境中数据库的基于关联事务图(RTG)的恶意事务并行修复技术。首先，在事务依赖图的基础上提出RTG模型；其次，根据RTG模型给出主节点RTG事务序列生成算法、RTG事务序列并行调度算法以及副本节点修复算法，并理论证明该并行修复技术的正确性；最后给出该技术修复时间的代价模型。并通过实验表明，相对于现有的数据库修复技术，该并行修复技术具有更高的修复效率。
　　(3)针对分布式环境的特性，提出了分布式环境中数据库的二级可疑事务隔离技术。首先，给出了二级可疑事务隔离技术中系统级隔离检测协议SIDP和节点级隔离协议中的NIDP、STIP和STRP三个主要协议；其次，在理论证明上述协议的正确性后给出基于STIP协议的事务访问执行算法(TAEA)和基于STRP协议的可疑数据修复算法(SDRA)。最后实验证明了该二级可疑事务隔离技术的有效性和优越性。
　　(4)在针对分布式环境中数据库异常事务隔离和修复技术研究的基础上，结合课题组研发的网格数据库管理系统NHGridDB，在该系统上实现了分布式环境中数据库的恶意事务并行修复及可疑事务隔离修复机制，并详细介绍了具体实现方法及相关实现细节。此外，在可疑事务隔离机制中，给出基于STIP协议的SQL语句动态修改规则，以实现对可疑事务的有效隔离。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的组织结构

第二章 分布式环境中数据库隔离和修复技术的相关研究

2.1分布式计算环境特点

2.2数据库入侵隔离技术

2.3数据库入侵修复技术

2.4本章小结

第三章 分布式环境中数据库恶意事务的并行修复技术

3.1关联事务图模型

3.2基于RTG的并行修复技术

3.3基于RTG并行修复时间代价模型

3.4实验结果及分析

3.5本章小结

第四章 分布式环境中数据库可疑事务的隔离技术

4.1分布式环境中可疑事务隔离架构

4.2基于SIDP协议的系统级隔离检测技术

4.3节点级可疑事务隔离技术

4.4节点级隔离修复算法

4.5本章小结

第五章 分布式环境中异常事务隔离修复机制实现

5.1 NHGridDB简介

5.2网格数据库恶意事务并行修复机制的设计和实现

5.3网格数据库可疑事务隔离机制的设计与实现

5.4本章小结

第六章 结束语

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文