分布式应用系统中复制方案的研究与实现

摘要

随着计算机网络的快速发展,分布式应用系统的性能和可用性面临巨大的挑战。对于分布式应用系统,一般都存在用户数目多和并发访问量大而造成系统负载严重的问题,使得系统的可靠性和性能得不到保证。而复制能够增强系统性能,提高可用性和容错能力,它是保证分布式应用系统有效性的一个关键技术。 中央广播电视大学远程开放教育教务管理系统是一个大型的分布式应用系统。为了提高该系统的性能,一种基于消息中间件的异步复制解决方案被提出并且实现。复制的一个重要公共需求是副本的一致性。由于网络的复杂性,如何保证副本的一致性是实现复制方案的关键问题。根据限制性的程度,一致性分为不同的模型,最终一致性模型的程度较弱却具有较好的性能。 为保证副本的最终一致性,副本间需要一种异步的可靠的通信方式。消息中间件(MOM)支持异步的通信方式并且能提高通信的可靠性和通信端点系统的性能。为了统一各种MOM系统的接口,Java消息服务(JMS)制定了基于Java的异步消息传递的标准。因此,将基于JMS的消息中间件使用于异步复制方案中,能很好地发挥它的优势。方案采用JBossMQ消息中间件并且利用JMS和消息驱动Bean (MDB)相结合的方式实现了副本间松散耦合的异步通信,采取点到点和发布/订阅两种模式对消息进行可靠传送,进而保证数据副本的最终一致性。同时对复制方案中的更新冲突、Lamport逻辑时钟、更新消息操作顺序及副本故障等问题进行分析并给出有效的解决方法。而后利用LoadRunner对实施该复制方案后的系统进行性能测试,测试的分析结果表明该复制方案能较好地提高教务管理系统性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2相关领域的研究现状

1.3课题来源及主要研究内容

1.4论文组织

第2章 分布式应用系统中复制的研究

2.1 复制的目的及需求

2.2复制系统的基本模型

2.3物理时钟和逻辑时钟

2.3.1 同步物理时钟

2.3.2逻辑时钟

2.4一致性模型

2.4.1严格一致性

2.4.2线性化和顺序一致性

2.4.3因果一致性

2.4.4 FIFO一致性

2.4.5最终一致性

2.4.6一致性模型小结

2.5更新传播方式

2.5.1推式与拉式

2.5.2单播与组播

2.6分布式应用系统中通信模式和方式

2.6.1通信的模式

2.6.2通信的方式

2.7本章小结

第3章 消息中间件与JMS的研究

3.1 消息中间件简介

3.2 JMS的提出及结构

3.2.1 JMS的体系结构

3.2.2 JMS组成元素

3.2.3 JMS消息的结构

3.2.4 JMS消息收发模式

3.2.5发送和接收JMS消息过程

3.2.6 JMS的可靠性机制

3.3基于JMS的消息中间件

3.3.1消息中间件产品

3.3.2 JBossMQ系统架构

3.4消息驱动Bean

3.4.1 JMS实现异步通信的不足

3.4.2消息驱动Bean的优势

3.5本章小结

第4章基于消息中间件的复制方案设计与实现

4.1 复制方案的实施模型架构

4.2副本间的异步复制

4.3副本数据的一致性

4.3.1副本管理器状态

4.3.2更新消息的内容

4.3.3更新消息操作顺序

4.3.4更新冲突

4.3.5副本间的通信

4.4故障的处理

4.4.1消息的持久化

4.4.2消息的重发

4.4.3创建持久订阅

4.4.4 由其它正常副本提供服务

4.5复制方案实现

4.5.1方案的实现框架

4.5.2数据库设计

4.5.3顺序图与类图

4.5.4 XML文件配置说明

4.5.5程序片段说明

4.6本章小结

第5章实施复制方案系统的性能测试

5.1测试工具的选择

5.2测试环境

5.3测试过程

5.3.1 开发测试脚本

5.3.2场景设置

5.3.3测试结果及分析

5.4测试结论

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢