LADS：基于依赖分析的动态单线程在线事务处理内存数据库

摘要

随着计算机内存的不断增大，内存数据库逐渐成为研究的热点。单线程在线事务处理模型在内存数据库中被广泛使用。单线程在线事务处理模型基于数据库静态的分区信息，为每个分区静态分配线程处理该分区的事务请求。这种方式减少了由于事务处理并发控制带来的代价，同时保持了一定的事务处理的并行性。
　　然而，当每个分区事务请求分布不均时，这种模型的并行性将受到一定的影响;同时，如果存在较多的跨区事务，这种模型的并行性将受到较大的影响。基于以上观察，提出并实现了基于依赖分析的动态单线程在线事务处理内存数据库模型(LADS)。LADS保留了单线程事务处理模型低并发控制代价的优点，同时提高了单线程事务模型在面对复杂事务请求时的鲁棒性。LADS将事务处理分为依赖解析与事务执行两步，每一步LADS都会将事务尽量均匀的分配给各区的处理线程。同时，LADS针对目前流行的多核计算机体系结构进行了优化，避免了缓存一致性对可扩展性的影响。最后，LADS支持有效的数据库备份与恢复。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 本章小结

第2章 相关工作

2．1 基于传统并发控制方法的内存数据库

2．2 采用单线程事务处理模型的系统

2．3 本章小结

第3章 系统架构

3．1 事务初始化模块

3．2 事务依赖图执行引擎

3．3 存储管理模块

3．4 系统信息统计模块

3．5 本章小结

第4章 基于依赖分析的动态在线事务处理模型

4．1 依赖图构建

4．2 依赖图的分割

4．3 依赖的执行

4．3．1 读／写记录集合

4．3．2 中止处理

4．4 系统的可靠性

4．4．1 事务日志

4．4．2 快照

4．5 模型的正确性分析

4．6 本章小结

第5章 系统关键优化

5．1 NUMA架构中的数据记录迁移

5．2 高速缓存的有效利用

5．2．1 索引管理

5．2．2 数据管理

5．3 本章小结

第6章 实验

6．1 不同读／写操作比例负载下的对比实验

6．2 不均衡负载下的对比实验

6．3 不同跨区事务比例的负载下的对比实验

6．4 系统可扩展性和可靠性实验

6．5 数据迁移的实验

6．6 动态变化负载下的实验

6．7 系统各部分的性能分析

6．8 本章小结

第7章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果