基于数据锁描述的数据库系统分层排队网络模型

摘要

随着信息化技术的逐步发展和成熟，应用性能的优化逐渐成为企业所关注的焦点。在应用性能优化中，数据库系统的优化是根据负载的变化动态进行的，对应用的性能影响尤其显著，在应用系统性能优化中占据着核心的地位。通常数据库系统性能的调整和优化需要以数据库系统的性能模型为指导。建立精确描述数据库系统性能模型就成为数据库系统性能调整和优化的关键。
　　 数据锁作为数据库系统临界资源的一部分，对数据库系统性能的影响是不可忽略的。目前，以数据锁为关键资源建立的数据库性能模型的建模技术主要是排队网络模型，但它只针对计算机硬件资源建模，不能描述复杂系统中存在的层次结构和资源的同时占有，对分析和描述数据锁的执行流程有一定的影响。
　　 本文采用分层排队网络模型技术对基于数据锁描述的数据库系统进行建模。分层排队网络模型是排队网络模型的扩展，能同时对系统的软硬件进行建模，能够很好的描述出资源使用的顺序性和资源的占有、调用以及资源的嵌套关系，弥补了排队网络模型的不足。同时，在数据库系统中，行级锁的过多会造成锁内存空间的不足，这种情况下系统自动升级为表级锁，为了节省锁内存提供系统的运行速率，论文采用表级锁来分析锁的工作原理。论文的主要工作如下:
　　 1.使用TPC-H提供的基准测试数据，在数据库DB2上搭建实验环境。根据查询在数据库中的执行流程（以数据锁描述为重点）以及分层排队网络模型的建模理论，建立了基于数据锁描述的数据库系统分层排队网络模型。
　　 2.利用分层算法分析和求解分层排队网路模型。根据分层算法中模型的输入参数，实验中用直接法和间接法对模型的输入参数进行获取。由于负载的并发访问会造成数据锁等待的情况，而在实际中负载执行时间的延迟也可能是并发负载对资源的争夺等原因造成的，因此实验从锁等待占总延迟时间的1-0.5情况下分别求解得出合理的锁等待占比范围，进而得出实验中锁等待的时间。
　　 3.实验以三组负载对模型进行分析和求解，通过与数据库系统的排队网络模型对比来说明分层排队网络模型建模的优势。

目录

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摘要

本文使用的符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 相关研究动态

1．2．1 数据库系统数据锁描述的相关建模研究

1．2．2 性能评价方法的研究

1．2．3 数据库系统中分层排队网络模型相关应用

1．3 本课题的主要研究工作

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

第二章 数据库中锁的相关理论

2．1 锁概念

2．2 两阶段封锁协议

2．3 锁管理

2．3．1 锁属性

2．3．2 锁方式

2．3．3 锁升级

2．4 本章小结

第三章 分层排队网络模型

3．1 排队网络模型

3．1．1 排队网络模型参数

3．1．2 排队网络模型求解

3．2 模型的分层

3．3 分层排队网路模型

3．3．1 软件服务器

3．3．2 基本概念

3．3．3 分层排队网络模型

3．3．4 分层排队网络模型参数

3．3．5 分层排队网络模型求解

3．4 本章小结

第四章 基于数据锁描述的数据库系统分层排队网络模型

4．1 查询在数据库系统中的执行流程

4．2 基于数据锁描述的数据库系统分层排队网络模型

4．3 模型参数获取

4．3．1 模型输入参数的获取

4．3．2 锁等待时间获取

4．4 模型求解

4．5 本章小结

第五章 基于数据锁描述的数据库系统分层排队网络模型验证

5．1 实验环境

5．1．1 实验环境描述

5．1．2 实验环境搭建

5．1．3 性能监控工具

5．2 负载及模型参数化

5．3 模型相关描述

5．4 实验结果分析

5．5 本章小结

第六章 总结与今后研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士论文期间发表的学术论文