面向内存数据库的快照机制和持久性支持研究

摘要

计算机核数和内存容量的增长为在内存中进行在线事务处理（OLTP）提供了机会，一种新型数据库，内存数据库应运而生。
　　商业化的硬件事务内存（HTM）提供的硬件读写集和自动冲突侦测吸引着研究者使用HTM来为快速内存事务处理提供并发控制。本文的测试发现单纯使用HTM来保护数据库事务会因为过多的事务中止无法得到良好的可扩展性。为减少HTM保护的事务范围，本文利用事务切分机制和一些应用启发的优化，包括恢复可交换性、识别无需原子性的事务、为数据库操作提供缓存等方法来减少HTM事务中止。
　　事务切分机制有效地减少了HTM事务中止，同时带来了新挑战。只读事务无法再获取到一致性的数据库快照了。为解决这一问题，本文提出了一种延迟的快照机制。快照在事务执行过程中逐步构建，最终达到一致性的状态。
　　在提供高效事务执行的同时，由于内存的易变性，数据库的持久性和错误恢复成为关键问题。针对这一问题，本文提出高效的日志和快速恢复机制。使用基于epoch的异步日志以降低对数据库正常操作的影响。日志中只保存记录的变化量，以此减少日志的长度。提供非一致性的检查点机制并利用多核并行处理日志以加速恢复。
　　本文基于DBX上实现了以上技术，系统在测试中展示了良好的性能和高可扩展性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题研究的目标和意义

1.3 相关工作

1.4 本文工作

1.5 论文组织结构

第二章 基于硬件事务内存的高效事务处理

2.1 引言

2.2 背景和动机

2.3 基于RTM优化数据库事务执行

2.4 测试

2.5 小结

第三章 基于最终一致性的快照机制

3.1 引言

3.2 只读事务的相关问题

3.3 一致性要求

3.4 延迟的快照号分配

3.5 只读事务的快照号

3.6 可交换操作

3.7 正确性

3.8 记录结构

3.9 测试

3.10 小结

第四章 对多核内存数据库的高效持久性支持

4.1 引言

4.2 背景

4.3 Gawain概述

4.4 日志系统

4.5 检查点

4.6 恢复

4.7 实现与优化

4.8 测试

4.9 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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