分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(RTDBS)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，當(dāng)前，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事、電信、電力、航空、工業(yè)控制、證券交易等領(lǐng)域，而這些應(yīng)用領(lǐng)域大部分都是分布式的，因此分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DRTDBS)的研究受了到實(shí)時(shí)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，成為研究的熱點(diǎn)。 我國是海洋大國，海洋環(huán)境對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的影響，海洋環(huán)境監(jiān)測是針對(duì)海洋自然災(zāi)害預(yù)警的需求而提出的，通過對(duì)海洋環(huán)境參數(shù)進(jìn)

2、行實(shí)時(shí)的監(jiān)測以提供所需要的預(yù)警信息。本文以“海洋環(huán)境在線監(jiān)測及災(zāi)害智能預(yù)警系統(tǒng)”為背景，對(duì)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的通用框架進(jìn)行了研究，指出了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的功能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，并針對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的具體情況設(shè)計(jì)了一個(gè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)架方案，以滿足系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)信息發(fā)布的需要。 海洋監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)具有分布式、實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，各個(gè)臺(tái)站之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和命

3、令信息的傳遞。由于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的限制，為保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，必須設(shè)計(jì)一種有效的查詢處理策略來減少網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸代價(jià)，降低查詢響應(yīng)時(shí)間。文中對(duì)傳統(tǒng)的分布式查詢優(yōu)化處理策略進(jìn)行了研究，分析了各種策略的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新的分布式查詢優(yōu)化方法：基于樹的上下行半連接歸約策略。新算法中提出了加強(qiáng)半連接的概念，通過多個(gè)關(guān)系間的遞增約束限制來進(jìn)一步提高對(duì)關(guān)系的壓縮效果，盡早刪除無效元組。上下行歸約策略能夠通過上行、下行兩個(gè)階段完成對(duì)樹中關(guān)系的縮減

4、操作，使各關(guān)系均達(dá)到全歸約狀態(tài)，從而排除無用元組的傳輸代價(jià)，降低網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸代價(jià)，以保證分布式查詢的實(shí)時(shí)性要求。文中還對(duì)兩個(gè)關(guān)系間具有多個(gè)連接屬性以及環(huán)查詢中的全歸約策略進(jìn)行了研究，提出了默認(rèn)連接限制的概念，指出了環(huán)查詢與樹查詢的本質(zhì)區(qū)別，采用基于附加屬性的雙向半連接策略將環(huán)查詢轉(zhuǎn)化為樹查詢。 相對(duì)于FRD全歸約算法，上下行歸約策略同樣能達(dá)到全歸約的效果，并且能夠減少下行階段中的數(shù)據(jù)傳輸量，尤其是關(guān)系中具有多個(gè)連接屬性時(shí)，能

5、極大減少投影屬性的數(shù)據(jù)量，從而減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸代價(jià)，縮短了查詢響應(yīng)時(shí)間。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)調(diào)度必須滿足其時(shí)限要求，否則可能會(huì)造成災(zāi)難性后果，文中在查詢優(yōu)化的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)庫中的周期性實(shí)時(shí)事務(wù)的容錯(cuò)調(diào)度算法進(jìn)行了研究，提出了一種基于優(yōu)先級(jí)搶占決策的任務(wù)競爭策略。新算法通過減少對(duì)于即將完成的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的搶占來降低處理器時(shí)間的浪費(fèi)，并通過資源負(fù)載平衡策略進(jìn)一步優(yōu)化任務(wù)調(diào)度。通過實(shí)驗(yàn)分析說明，新的調(diào)度策略能夠降低處理器資源的浪費(fèi)，提高系統(tǒng)的