[發(fā)明專利]一種分布式數(shù)據(jù)庫及其實現(xiàn)跨節(jié)點事務強一致性的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011016270.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112182103A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 許建輝;楊上德
• 申請（專利權）人: 廣州巨杉軟件開發(fā)有限公司
• 主分類號: G06F16/27
• 分類號: G06F16/27;G06F16/23;G06F9/46
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發(fā)明公開了一種分布式數(shù)據(jù)庫及其實現(xiàn)跨節(jié)點事務強一致性的方法，所述分布式數(shù)據(jù)庫采用存儲和計算分離的構架，包括：協(xié)調(diào)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點以及編目節(jié)點三種類型節(jié)點，每個類型的節(jié)點分別可以水平擴展，協(xié)調(diào)節(jié)點負責分發(fā)請求到需要參與的數(shù)據(jù)節(jié)點，數(shù)據(jù)節(jié)點負責數(shù)據(jù)的訪問與存儲，編目節(jié)點存放系統(tǒng)元數(shù)據(jù)以及分區(qū)相關信息，一個事務經(jīng)由所述協(xié)調(diào)節(jié)點發(fā)起，下發(fā)到一個或多個數(shù)據(jù)節(jié)點組上進行操作，分布式數(shù)據(jù)庫引入作為參與者的數(shù)據(jù)節(jié)點之間的事務協(xié)商與事務補償機制，在系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障導致參與者無法正常收到作為協(xié)調(diào)者的協(xié)調(diào)節(jié)點的事務控制消息時，通過參與者之間相互狀態(tài)確認，從而判斷事務是應該提交還是回滾，以避免數(shù)據(jù)的不一致問題。

技術領域

本發(fā)明涉及分布式數(shù)據(jù)庫技術領域，特別是涉及一種分布式數(shù)據(jù)庫及其實現(xiàn)跨節(jié)點事務強一致性的方法。

背景技術

分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)在實際應用中非常重要的部分。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自上世紀八十年代開始被廣泛的應用，最初數(shù)據(jù)庫都在一臺計算機上部署，所有交易在這一個單機數(shù)據(jù)庫內(nèi)處理。隨這數(shù)據(jù)量和業(yè)務量的急劇擴大，單機已無法滿足數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理能力的要求，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為各類應用部署的首選架構。而對于數(shù)據(jù)庫來說，事務是其一項至關重要的能力，通常要求滿足事務的ACID屬性，即原子性，一致性，隔離性與持久性。相對于單機數(shù)據(jù)庫，在分布式環(huán)境下支持ACID難度比較高，諸如消息延遲、丟失、節(jié)點失效或網(wǎng)絡分區(qū)等故障，都有可能對事務的正確執(zhí)行產(chǎn)生影響，造成數(shù)據(jù)不一致、損壞或丟失等。因此，保證事務在分布式環(huán)境下的正確性，對其在現(xiàn)實環(huán)境中的規(guī)模化應用具有重要意義。

二階段提交(Two-phase Commit，簡稱2PC)是分布式事務常用的解決方案，即將事務的提交過程分成兩個階段來進行處理：準備階段和提交階段。事務的發(fā)起者稱為協(xié)調(diào)者(Coordinator)，事務的執(zhí)行者稱為參與者(Participant)。該算法的核心思想是：參與者將事務操作的成敗通知給協(xié)調(diào)者，協(xié)調(diào)者統(tǒng)一記錄所有參與者的操作結果，并根據(jù)該結果指示參與者進行最終的提交或回滾。該算法的一個主要問題是：由于協(xié)調(diào)節(jié)點的單點故障，或局部的網(wǎng)絡問題，可能導致部分參與者收不到協(xié)調(diào)者的事務控制消息，導致節(jié)點間數(shù)據(jù)不一致。

針對二階段提交方案中的問題，還有一種三階段提交的方案，它在協(xié)調(diào)者和參與者中引入了超時機制，并在準備階段中增加了一個Pre-Commit階段。在該算法中，當事務進入到真正的提交階段后，如果由于協(xié)調(diào)節(jié)點或網(wǎng)絡故障導致參與者無法收到協(xié)調(diào)都發(fā)出的提交或回滾命令，參與者都會在等待超時后，繼續(xù)執(zhí)行事務提交，因此，該算法的缺陷之一是依然不能解決數(shù)據(jù)一致性問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種分布式數(shù)據(jù)庫及其實現(xiàn)跨節(jié)點事務強一致性的方法，通過引入?yún)⑴c者之間的事務協(xié)商與事務補償機制，在系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障導致參與者無法正常收到協(xié)調(diào)者的事務控制消息的情況下，通過參與者之間的相互狀態(tài)確認，來判斷事務是應該提交還是回滾，從而有效地避免了數(shù)據(jù)的不一致問題。

為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種分布式數(shù)據(jù)庫，采用存儲和計算分離的構架，包括：協(xié)調(diào)節(jié)點、數(shù)據(jù)節(jié)點以及編目節(jié)點三種類型節(jié)點，每個類型的節(jié)點分別可以水平擴展，所述協(xié)調(diào)節(jié)點負責分發(fā)請求到需要參與的數(shù)據(jù)節(jié)點，所述數(shù)據(jù)節(jié)點負責數(shù)據(jù)的訪問與存儲，所述編目節(jié)點存放系統(tǒng)元數(shù)據(jù)以及分區(qū)相關信息，一個事務經(jīng)由所述協(xié)調(diào)節(jié)點發(fā)起，下發(fā)到一個或多個數(shù)據(jù)節(jié)點組上進行操作，所述分布式數(shù)據(jù)庫引入作為參與者的數(shù)據(jù)節(jié)點之間的事務協(xié)商與事務補償機制，在系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障導致參與者無法正常收到作為協(xié)調(diào)者的協(xié)調(diào)節(jié)點的事務控制消息時，通過參與者之間相互狀態(tài)確認，從而判斷事務是應該提交還是回滾，以避免數(shù)據(jù)的不一致問題。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)節(jié)點包括主數(shù)據(jù)節(jié)點和從數(shù)據(jù)節(jié)點，每個主數(shù)據(jù)節(jié)點有多個從數(shù)據(jù)節(jié)點，主數(shù)據(jù)節(jié)點通過同步日志將數(shù)據(jù)同步到從節(jié)點，所述編目節(jié)點也包括主節(jié)點和從節(jié)點，所述協(xié)調(diào)節(jié)點沒有從節(jié)點。