多個DM3系統(tǒng)之間的信息共享

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多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要分支，是數(shù)據(jù)庫研究的新興領(lǐng)域。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各部門所需的信息相互交錯、相對獨(dú)立。這就要求各部門使用的數(shù)據(jù)庫既能高度自治地工作，又能共享信息。

DM2.采用客戶/服務(wù)器模型、客戶機(jī)和服務(wù)器、服務(wù)器和服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接，通過信息連接，形成緊密耦合的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其工作流程如下：客戶機(jī)登錄到服務(wù)器，服務(wù)器成為代理服務(wù)器；接收客戶機(jī)的消息，然后根據(jù)全球數(shù)據(jù)字典決定是獨(dú)立完成操作，還是與其他服務(wù)器合作處理消息，然后由代理服務(wù)器返回客戶機(jī)。由于DM每個服務(wù)器站點(diǎn)的全局字典完全相同，任何全局表的信息都會記錄在全局字典中。如果用它來構(gòu)建企業(yè)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，大量只對企業(yè)某個部門有用的信息將充斥在各個部門所有服務(wù)器的全球字典中，增加冗余。而且，當(dāng)全局表DDL操作時，為了保證全局字典的一致性，必須鎖定所有服務(wù)器的全局字典。DM2封鎖全局字典的方式是使用令牌環(huán)，即令牌繞著虛環(huán)（非真實(shí)環(huán)）傳輸。如果服務(wù)器想操作全局字典，它必須等到令牌到達(dá)服務(wù)器。各部門建立的大部分全局表只對本部門有用。DDL操作時，應(yīng)封鎖所有服務(wù)器的全局字典，并通過令牌訪問全局字典。這嚴(yán)重?fù)p害了數(shù)據(jù)庫的效率。

為彌補(bǔ)上述不足，在DM2的改進(jìn)版本DM3中增加了連接各獨(dú)立的協(xié)調(diào)器的協(xié)調(diào)器DM3.數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)之間的各種關(guān)系，使各子系統(tǒng)能夠高度自治地工作，又能有效地共享信息。

一.多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)可以看作是一個高度自治的聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，由多個數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)與協(xié)調(diào)器連接。其中，每個子系統(tǒng)獨(dú)立處理系統(tǒng)內(nèi)部事務(wù)，子系統(tǒng)之間的信息共享由復(fù)制技術(shù)提供，副本之間的一致性由協(xié)調(diào)器協(xié)調(diào)，所需的信息在初始化時寫入?yún)f(xié)調(diào)器的組間數(shù)據(jù)字典。當(dāng)修改子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)副本時，子系統(tǒng)將修改通知協(xié)調(diào)器修改數(shù)據(jù)的其他副本，以確保所有副本的一致性。

從上面可以看出，子系統(tǒng)并沒有直接接觸，而是直接與協(xié)調(diào)器連接，協(xié)調(diào)器統(tǒng)一管理子系統(tǒng)之間的通信。這樣，當(dāng)子系統(tǒng)修改副本時，就不必關(guān)心相應(yīng)的子系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，也不必等待回復(fù)消息和異常處理，所有這些都由協(xié)調(diào)器管理。因此，它不僅提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且確保了子系統(tǒng)的獨(dú)立性。

協(xié)調(diào)器主要有三個功能。首先，它初始化協(xié)調(diào)器和服務(wù)器，并將相關(guān)信息存儲在組間字典中；其次，管理不同子系統(tǒng)之間的通信，維護(hù)副本的一致性；最后，當(dāng)子系統(tǒng)崩潰時，進(jìn)行異常管理和恢復(fù)。

二.多數(shù)據(jù)庫互聯(lián)機(jī)制的主要策略

多個DM3系統(tǒng)之間的信息共享是通過副本實(shí)現(xiàn)的，副本的一致性是由協(xié)調(diào)器維持的，這是一種弱一致性。通常，多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的一致性是通過協(xié)調(diào)器定期訪問服務(wù)器日志來完成的。由于副本的更新是隨機(jī)的，如果使用這種方法，數(shù)據(jù)可能會被修改很多次，但相應(yīng)的副本仍然沒有被修改，這損害了數(shù)據(jù)的一致性；數(shù)據(jù)可能不會被修改，但協(xié)調(diào)器已經(jīng)多次訪問服務(wù)器日志，從而降低了系統(tǒng)的效率。

因此，當(dāng)數(shù)據(jù)被修改時，服務(wù)器通知協(xié)調(diào)器相關(guān)信息，然后協(xié)調(diào)器通知相關(guān)系統(tǒng)修改相關(guān)數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)修改及時（仍然是弱一致性），協(xié)調(diào)器不會訪問未修改的服務(wù)器，提高了準(zhǔn)確性。

為了使協(xié)調(diào)器正常工作，我們?yōu)榈讓訑?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工作DM2進(jìn)行了修改。基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中增加一項(xiàng)IsReplication。建表時，初始化為false;當(dāng)該表建立副本時，該賦值為true。具體算法如下。

1.初始化算法。

協(xié)調(diào)器：從用戶或應(yīng)用程序接收待連接的兩個系統(tǒng)中的服務(wù)器名稱，需要復(fù)制的表名；登錄到兩個系統(tǒng)的服務(wù)器上；向有待復(fù)制表的服務(wù)器發(fā)送預(yù)復(fù)制信息；等待服務(wù)器消息；如果失敗，向服務(wù)器、用戶或應(yīng)用程序發(fā)送失敗信息；如果成功，從消息中取出待復(fù)制表的相關(guān)信息，根據(jù)這些信息向另一個系統(tǒng)的服務(wù)器發(fā)送建設(shè)表消息；等待服務(wù)器消息；如果失敗，向服務(wù)器、用戶或應(yīng)用程序發(fā)送失敗信息；如果成功，調(diào)整數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移程序，復(fù)制數(shù)據(jù)；將相關(guān)信息寫入字典并退出。

服務(wù)器：當(dāng)服務(wù)器收到預(yù)復(fù)制消息時，基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為true。同時，取出待復(fù)制表的相關(guān)信息，形成應(yīng)答信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器。

當(dāng)服務(wù)器收到失敗的消息時，基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為false。

2.維護(hù)算法。

協(xié)調(diào)器：從組間字典讀取相關(guān)信息，登錄相應(yīng)系統(tǒng)；等待消息；從系統(tǒng)服務(wù)器上收到修改消息后，確定消息的目的地，然后轉(zhuǎn)發(fā)；如果失敗，定期重新發(fā)送。

服務(wù)器：1）等待消息；2）收到客戶或應(yīng)用程序的消息后，檢查是否修改數(shù)據(jù)（如delete，update或insert等)；如果是，檢查基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication是否為true;向協(xié)調(diào)器發(fā)送修改信息；繼續(xù)執(zhí)行服務(wù)器程序的其他部分。

3.恢復(fù)算法。

如果協(xié)調(diào)器連接的系統(tǒng)中有一個交叉，則副本的修改不能及時反映在交叉系統(tǒng)中。此時，需要恢復(fù)算法進(jìn)行處理。

協(xié)調(diào)器：當(dāng)協(xié)調(diào)器發(fā)現(xiàn)一個系統(tǒng)已經(jīng)崩潰時，采取以下步驟。

與系統(tǒng)相關(guān)的變量open賦值為false;打開記時器；等待消息；如果收到的消息是其他系統(tǒng)修改崩潰系統(tǒng)副本的命令，則依次存儲；如果收到的消息是記時器發(fā)送的時間消息，則向崩潰系統(tǒng)發(fā)送登錄命令；如果登錄成功，open的值改為true;依次發(fā)送存儲信息；如果登錄失敗，請退出。

我們曾經(jīng)在三個DM在3個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，使用兩個協(xié)調(diào)器連接。因此，運(yùn)行良好，每個副本最終可以保證一致，每個副本之間的時間間隔很短。此外，協(xié)調(diào)器也可以在異常情況下正常工作。