[發明專利]確保時態一致性的實時并發控制方法

無效

• 申請號: 201010132642.9
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101814091A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 肖迎元;尹波;申艷;劉鳳連
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】：本發明屬于實時數據庫領域。通過在傳統的實時并發控制方法中引入時態一致性檢查機制和相似性思想，很好地滿足了時間關鍵類應用在時態一致性與實時性兩方面的需求。

【背景技術】：實時數據庫系統是事務和數據都可以有定時限制的數據庫系統，系統的正確性不僅依賴于事務執行的邏輯結果，而依賴于邏輯結果產生的時間。實時數據庫系統中事務的定時限制典型地表現為事務的截止期。一個事務若在規定的截止期后完成，結果將變得毫無價值，甚至還可能帶來災難性的后果。數據的定時限制表現為時態數據的有效期，時態數據僅在其有效期內有效。

實時數據庫系統通常應用在一些時間關鍵類應用中，如自動駕駛、機器導航、實時監控、股票交易、軍事作戰指揮系統等。上述應用一方面需要實時數據庫系統維護大量的共享數據，另一方面其應用活動有很強的時間性，要求在一定的時刻或一定的時期內自外部環境采集數據、按彼此之間的聯系來處理采集的數據并做出及時的響應。同時，它們處理的數據往往是“短暫”的，即只在一定的時間范圍內有效，過期則對當前決策或推導無意義。

傳統的實時并發控制方法主要著眼于如何盡可能地減低事務錯過截止期的比率，而忽略了實際應用中事務對所存取的數據對象有時態一致性需求。如在病人監控系統中，病人的心跳、溫度、血壓等特征被周期性的獲取并寫入數據庫，監控事務讀取病人的心跳、溫度、血壓數據，并以此為依據來觸發相應的控制信號來向醫生報告病人的狀態，這不僅需要確保監控事務能在規定的截止期內完成，而且需要確保監控事務讀取的是有效并且時態相互一致的數據。典型時態相互不一致的情況為：監控事務讀取的心跳數據是時刻T_i采集、寫入的，而讀取的溫度、血壓數據則是在一定時間間隔后，如在時刻T_i+5采集、寫入的。顯然，基于上述數據的推斷可能導致錯誤的病情報告。

傳統的實時并發控制方法沒有考慮到時間關鍵類應用的時態一致性需求，因而不能確保事務存取的數據總是滿足時態一致性。為此，需要研究能確保時態一致性的實時并發控制方法，同時滿足時間關鍵類應用在時態一致性與實時性兩方面的需求。然而，確保時態一致性與確保高的實時性能這兩方面往往相互沖突，通常實現某方面往往以犧牲另一方面為前提，因此，研究能同時滿足時態一致性和實時性兩方面需求的并發控制方法是一項具有挑戰性的研究課題。

在時間關鍵類應用中，時態數據對象是外部客觀環境在計算機內的邏輯表示，時態數據對象的值通過各種傳感器采樣獲得，并被周期性地寫入數據庫中。由于把采樣值寫入數據庫就存在一定的延時，因此寫入數據庫中的值已經不是外部客觀環境的絕對精確的反映，所以在時間關鍵類應用中通常允許一定限度內的短暫的不一致存在。傳統的沖突可串行化標準對時間關鍵類應用而言，顯得過于嚴格，為此，本發明方法通過引入相似性的思想，來放寬對可串行化的要求，從而高效地提高實時性能。

【發明內容】：本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種既能滿足時態一致性需求又能確保系統實時性能的實時并發控制方法。

本發明提供的確保時態一致性的實時并發控制方法，首先給出了時態一致性的形式化定義；然后給出了數據相似與操作相似的形式化定義；進一步提出了相似可串行化標準；在上述基礎上，對傳統的實時并發控制方法——高優先級兩段鎖(HP-2PL)方法進行改進，通過引入時態一致性檢查機制和相似性思想，提出了既能滿足時態一致性需求又能確保系統實時性能的實時并發控制方法。

該方法具體描述如下：

第1、時態一致性的形式化定義

第1.1、本發明方法描述中將使用的一些符號及其含義見表1：

表1符號及其含義

第1.2、定義1時態數據對象：時態數據對象X定義為一個三元組：X::＝＜V(X)，ST(X)，VI(X)＞；其中，V(X)表示X的當前狀態或值；ST(X)表示采樣時刻，即采樣X所對應的外部客觀環境某一特征量的時間；VI(X)表示X的有效期，即自ST(X)算起，V(X)具有有效性的時間長度；

第1.3、定義2外部一致性：時態數據對象X被稱為滿足外部一致性，如果有ST(X)+VI(X)≥T_c成立，這里，T_c表示當前時刻；

第1.4、定義3相互關聯集：用來做決策或導出新數據的一組時態數據對象稱為一個相互關聯集；