嵌入式实时数据库事务处理技术的研究与实现

摘要

近年来随着嵌入式设备在金融、通信、电子、航空航天、工业自动化控制、医疗等各领域的不断普及,嵌入式应用环境下的数据量也随之不断增大,为嵌入式系统提供数据管理变地尤其重要。目前,嵌入式实时数据库已成为数据库研究领域的一个热点。传统数据库中的事务处理不考虑数据和事务的定时限制,处理的是永久的数据,追求平均性能和系统吞吐率,而衡量嵌入式实时数据库管理系统性能的标准是实时事务的成功率和系统资源利用率。因此,必须为嵌入式实时数据库研究全新的事务处理技术。
　　 本文首先通过分析实时事务执行时间预测的影响因素,给出了一种可行的事务执行时间估算策略,并通过试验验证了该策略的有效性:其次,通过分析现有事务优先级分配策略的优缺点,给出了一种优化的事务调度策略,并给出了该策略在自主研发的嵌入式实时数据库CS ERTDB中的实现,试验证明该策略能比较明显地降低超截止期事务比率；再次,设计并实现了CS ERTDB的并发控制模块,包括集事务管理、封锁管理以及恢复管理三者功能于一体的锁表结构的设计,并给出了封锁操作的实现算法；最后,针对传统事务恢复策略中存在的问题,讨论了一种在多个事务并发运行的嵌入式环境中,当其中一个事务发生故障时,利用其他并发运行的事务对其进行自动恢复的策略,试验证明该策略在减少系统拒绝服务时间和提高事务成功率方面具有较好的性能。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容和组织结构

第二章 CS ERTDB的系统设计

2.1 嵌入式实时数据库概述

2.1.1 嵌入式实时数据库的特点

2.1.2 嵌入式实时数据库的内涵

2.2 CS ERTDB的层次结构

2.2.1 内核层

2.2.2 SQL功能层

2.2.3 开发环境层

2.3 CS ERTDB的体系结构

2.4 CS ERTDB的可移植特性

2.5 小结

第三章 CS ERTDB事务处理的设计与实现

3.1 实时事务处理技术概述

3.1.1 实时事务

3.1.2 实时事务调度技术

3.1.3 实时事务并发控制技术

3.2 CS ERTDB的事务执行时间估算策略

3.2.1 问题研究

3.2.2 时间估算策略

3.2.3 试验分析

3.3 CS ERTDB的事务调度策略

3.3.1 问题研究

3.3.2 动态调整优先级驱动可抢占调度策略

3.3.3 优化的调度策略

3.3.4 试验分析

3.4 CS ERTDB并发控制的设计与实现

3.4.1 避免循环夭折的有条件高优先级夭折策略

3.4.2 封锁相容矩阵及锁表结构

3.4.3 封锁管理器的实现

3.4.4 封锁操作的实现算法

3.5 小结

第四章 CS ERTDB自动恢复策略的设计与实现

4.1 引言

4.2 基于事务并发控制的自动恢复策略

4.2.1 事务结束处理算法

4.2.2 事务故障判断算法

4.3.3 事务故障恢复处理算法

4.3 实验分析

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间科研成果以及发表的学术论文