關(guān)于多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)機(jī)制的計(jì)算機(jī)論文(2)
關(guān)于多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)機(jī)制的計(jì)算機(jī)論文篇二
《多媒體數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)機(jī)制與策略算法》
摘 要：多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。主要介紹了多媒體數(shù)據(jù)庫DM3及DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的信息共享機(jī)制，探索了多個(gè)DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的信息共享的策略算法。
關(guān)鍵詞：多媒體數(shù)據(jù)庫;DM3;聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫;數(shù)據(jù)字典
1 多媒體數(shù)據(jù)庫定義
多媒體數(shù)據(jù)庫MMDB(Multimedia Database)是由若干多媒體對象所構(gòu)成的集合，這些數(shù)據(jù)對象按一定的方式被組織在一起，可為其他 應(yīng)用共享。
2 多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3
2.1 DM3簡介
DM3是由達(dá)夢公司生產(chǎn)的具有我國自主版權(quán)的分布式多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。能將多媒體信息(如聲音、文字、圖形、圖像等)、地理信息等復(fù)雜對象視同常規(guī)數(shù)據(jù)一樣進(jìn)行一體化地定義、存儲(chǔ)和處理。我們利用該平臺(tái)提供的各種功能，能夠方便、高效地建立復(fù)雜的多媒體信息管理系統(tǒng)。
DM3采用創(chuàng)混合數(shù)據(jù)類型，擴(kuò)展的多媒體和GIS數(shù)據(jù)類型等技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)與常規(guī)數(shù)據(jù)的一體化定義、存儲(chǔ)和管理，在空間信息和多媒體信息管理方面具有明顯優(yōu)勢。
2.2 DM3的特性及主要關(guān)鍵技術(shù)
2.2.1 DM3的特性
(1)跨平臺(tái)的分布式系統(tǒng)：DM3是分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，DM3分布管理的實(shí)現(xiàn)依賴于DM3全局?jǐn)?shù)據(jù)字典、客戶/服務(wù)器接口、分布數(shù)據(jù)管理及服務(wù)器/服務(wù)器接口等。
(2)DM3支持開放互連接口：ODBC開放數(shù)據(jù)庫互連，定義了所有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)公用的函數(shù)接口和SQL語法，基于ODBC的應(yīng)用程序可實(shí)現(xiàn)與具體的DBMS無關(guān)。
(3)支持多媒體和地理信息系統(tǒng)功能：
DM3能夠直接管理和處理多媒體信息，實(shí)現(xiàn)了地理信息的分段存儲(chǔ)。
(4) 利用網(wǎng)絡(luò)索引技術(shù)實(shí)現(xiàn)地圖的空間檢索。
2.2.2 主要關(guān)鍵技術(shù)
(1)多線程調(diào)技術(shù): DM3核心系統(tǒng)采用了先多線程調(diào)度技術(shù)。
(2)事務(wù)管理與并發(fā)控制技術(shù): DM3采用的是基于消息通信的多線程客戶/服務(wù)器模型。
(3)查詢優(yōu)化及索引技術(shù)：DM3實(shí)現(xiàn)了邏輯優(yōu)化和物理優(yōu)化，采用了性能優(yōu)良的Bn樹索引技術(shù)，可以充分利用空間，提高系統(tǒng)的效率。
(4)動(dòng)態(tài)模式修改及空值處理技術(shù)：
1)動(dòng)態(tài)模式修改：DM3允許在一個(gè)站點(diǎn)建立任意多個(gè)模式，且可以隨時(shí)增加、隨時(shí)刪除;
2)空值處理：在元組前留(基表屬性個(gè)數(shù)/8)個(gè)前導(dǎo)字節(jié)，每一個(gè)二進(jìn)制位對應(yīng)基表的一個(gè)屬性。
(5)DM3存儲(chǔ)過程/函數(shù)機(jī)制：是一種技術(shù)，它是執(zhí)行DM3 SQL過程語言的一種機(jī)器.允許用戶使用DM3提供的SQL過程語言創(chuàng)建過程和函數(shù)，避免重復(fù)編碼，提高生產(chǎn)率。
(6)DM3異構(gòu)數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)：DM3提供的ODBC驅(qū)動(dòng)程序、JDBC驅(qū)動(dòng)程序解決了與其它DBMS及通用工具軟件的接口，從而實(shí)現(xiàn)了支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互操作。
(7)DM3智能報(bào)表工具：DM3智能報(bào)表工具是以DM3 ODBC驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)為基礎(chǔ)，支持異構(gòu)平臺(tái)，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互操作，便于報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和輔助決策。
2.3 DM3系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
DM3采用了基于消息通信的客戶/服務(wù)器總體模型。在這種結(jié)構(gòu)中，一般包含一臺(tái)或多臺(tái)檔次較高的小型機(jī)或工作站作為服務(wù)器，他們互相協(xié)作來完成客戶對數(shù)據(jù)庫的各種請求，用戶的應(yīng)用程序、DM3提供的各種工具集(交互式ISQL、預(yù)編譯系統(tǒng)、ODBC接口、JDBC接口、安裝工具、)運(yùn)行在檔次較低的客戶機(jī)上，客戶機(jī)與服務(wù)器之間、服務(wù)器與服務(wù)器之間通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。極端情況下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的每一臺(tái)機(jī)器都既是服務(wù)器，又是客戶機(jī)時(shí)，DM3系統(tǒng)即演化為一個(gè)典型的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
3 DM3互聯(lián)機(jī)制
分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作流程是：客戶機(jī)登錄到一臺(tái)服務(wù)器上，這臺(tái)服務(wù)器便成為它的代理服務(wù)器;它接收來自客戶機(jī)的消息，然后根據(jù)全局?jǐn)?shù)據(jù)字典決定是自己獨(dú)立完成該操作，還是與其它服務(wù)器協(xié)作處理這條消息，處理完成之后，再由代理服務(wù)器將處理結(jié)果返回給客戶機(jī)。
4 算法
為了使協(xié)調(diào)器正常工作，我們對底層數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3進(jìn)行了修改。在基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中增加一項(xiàng)IsReplication。建表時(shí)，該項(xiàng)初始化為false;當(dāng)為該表建立一個(gè)副本時(shí)，該項(xiàng)賦值為true。具體算法如下。
4.1 初始化算法
4.1.1 協(xié)調(diào)器：
?、購挠脩艋驊?yīng)用程序接收待連接的兩個(gè)系統(tǒng)中的服務(wù)器名，需復(fù)制的表名;②分別登錄到兩個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)器上;③向存有待復(fù)制表的服務(wù)器發(fā)預(yù)復(fù)制消息;④等待服務(wù)器消息;⑤若失敗，發(fā)一條失敗的消息給服務(wù)器和用戶或應(yīng)用程序，轉(zhuǎn)11);⑥ 若成功，從消息中取出待復(fù)制表的有關(guān)信息，根據(jù)這些信息，發(fā)一條建表消息給另一個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)器;⑦等待服務(wù)器消息;⑧ 若失敗，發(fā)一條失敗的消息給服務(wù)器和用戶或應(yīng)用程序，轉(zhuǎn)11; ⑨若成功，調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制 ;⑩將有關(guān)信息寫入組間字典;?B11?退出。
4.1.2 服務(wù)器
當(dāng)服務(wù)器收到預(yù)復(fù)制消息后，將基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為true。同時(shí)，取出待復(fù)制表的有關(guān)信息，組成應(yīng)答消息發(fā)給協(xié)調(diào)器。當(dāng)服務(wù)器收到失敗的消息后，將基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為false。
4.2 維護(hù)算法
4.2.1 協(xié)調(diào)器
(1)從組間字典讀出相關(guān)信息，根據(jù)這些信息，登錄到相應(yīng)系統(tǒng)上;
(2)等待消息;
(3)從某系統(tǒng)的服務(wù)器上收到一條修改消息后，通過查找組間字典，確定該消息的目的地，然后將它轉(zhuǎn)發(fā)過去;
(4)若失敗，定時(shí)重發(fā),轉(zhuǎn)2.
4.2.2 服務(wù)器：
(1)等待消息;
(2)當(dāng)收到某客戶或應(yīng)用程序的消息后，檢查它是否是修改數(shù)據(jù)的操作(如delete，update或insert等);
(3)若不是，轉(zhuǎn)7;
(4)若是，檢查基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication是否為true;
(5)若不是，轉(zhuǎn)7;
(6)若是，向協(xié)調(diào)器發(fā)修改消息;
(7)繼續(xù)執(zhí)行服務(wù)器程序的其它部分。
4.3 恢復(fù)算法
若協(xié)調(diào)器所聯(lián)接的系統(tǒng)中有一個(gè)跨掉了，則對副本的修改無法及時(shí)地反映到跨掉的系統(tǒng)中來這時(shí)，需要恢復(fù)算法來進(jìn)行處理。
協(xié)調(diào)器：當(dāng)協(xié)調(diào)器發(fā)現(xiàn)有一個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)崩潰后，采取以下步驟
(1)將與該系統(tǒng)相關(guān)的變量open賦值為false;
(2)打開記時(shí)器;
(3)等待消信;
(4)若收到的消息是其它系統(tǒng)發(fā)出的修改崩潰了的系統(tǒng)上的副本的命令，則依次將這些消息存儲(chǔ)起來，轉(zhuǎn)3);
(5)若收到的消息是記時(shí)器發(fā)出的時(shí)間到的消息，則向崩潰的系統(tǒng)發(fā)登錄命令;
(6)若登錄成功，將open的值改為true;
(7)將存儲(chǔ)的消息依次發(fā)送過去，轉(zhuǎn)9;
(8)若登錄失敗，轉(zhuǎn)3;
(9)退出。
5 結(jié)論
我們曾在三個(gè)DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上，用兩個(gè)協(xié)調(diào)器進(jìn)行聯(lián)接，運(yùn)行情況良好，各副本最終都能保證一致，且各副本間存在差異的時(shí)間間隔很短。另外，在出現(xiàn)異常的情況下，協(xié)調(diào)器也能正常工作。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3在數(shù)據(jù)模型、安全技術(shù)、智能報(bào)表等方面具有創(chuàng)造性，在總體設(shè)計(jì)和技術(shù)上處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)分布和站點(diǎn)的透明性，其通用性、開放性設(shè)計(jì)使DM3可以與oracle、sybase、SQLserver等流行DBMS互連互訪或共存于一個(gè)系統(tǒng)中，符合國家/國際標(biāo)準(zhǔn)的DBMS,為國產(chǎn)DBMS替代進(jìn)口產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
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