服務(wù)網(wǎng)格中事務(wù)處理的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)格計(jì)算的目標(biāo)之一就是向用戶提供可靠的服務(wù)并隱藏其中復(fù)雜的過程。隨著網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用不斷地從科學(xué)研究擴(kuò)展到商業(yè)領(lǐng)域，提供可靠性保證的事務(wù)服務(wù)將是必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)槭聞?wù)是容錯(cuò)系統(tǒng)故障的有效手段，事務(wù)服務(wù)不僅能夠保證系統(tǒng)的一致性不會受到各種失敗和其它并發(fā)活動(dòng)的影響，而且可使復(fù)雜的處理過程向應(yīng)用開發(fā)者和用戶透明。 網(wǎng)格資源的自治性、動(dòng)態(tài)性和異構(gòu)性，對事務(wù)處理提出了新的挑戰(zhàn)，使已有的事務(wù)處理技術(shù)不能直接應(yīng)用到網(wǎng)格環(huán)境中。本文首先提出

2、了服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境中的事務(wù)服務(wù)及以此為基礎(chǔ)的事務(wù)處理模型，然后根據(jù)服務(wù)網(wǎng)格的特點(diǎn)和不同應(yīng)用的要求，對原子事務(wù)、聚合事務(wù)和實(shí)時(shí)事務(wù)的協(xié)調(diào)算法以及事務(wù)補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。對三種協(xié)調(diào)算法，本文使用Petri網(wǎng)加以模型化并驗(yàn)證了它們的正確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了模型的可行性以及每種協(xié)調(diào)算法的有效性。本文的貢獻(xiàn)和創(chuàng)新性工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.首次提出了服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境中的事務(wù)服務(wù)和事務(wù)處理模型。本文首先提出網(wǎng)格事務(wù)服務(wù)；并以此為基礎(chǔ)，

3、結(jié)合服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境對事務(wù)處理的要求，定義了網(wǎng)格事務(wù)處理模型。模型根據(jù)事務(wù)的類型以統(tǒng)一的方式處理各種事務(wù)。從不同商業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需要出發(fā)，本文定義了原子事務(wù)、聚合事務(wù)和實(shí)時(shí)事務(wù)，其中原子事務(wù)用于協(xié)調(diào)執(zhí)行時(shí)間比較短的網(wǎng)格應(yīng)用；聚合事務(wù)用于協(xié)調(diào)持續(xù)時(shí)間較長的商業(yè)活動(dòng)；而實(shí)時(shí)事務(wù)用于滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需要。模型不要求服務(wù)提供者改變其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)策略，每一個(gè)網(wǎng)格服務(wù)都在其提供者的完全控制之下。此外，模型可以方便地?cái)U(kuò)充新的協(xié)調(diào)算法，因而容易擴(kuò)展。 2

4、.提出了聚合事務(wù)協(xié)調(diào)算法。為了滿足商業(yè)交易活動(dòng)的要求，聚合事務(wù)協(xié)調(diào)算法具有以下特點(diǎn)：一是允許子事務(wù)獨(dú)立提交并在提交后立即釋放資源。商業(yè)交易活動(dòng)一般持續(xù)時(shí)間較長，傳統(tǒng)的鎖定資源的方法在聚合事務(wù)中不再適用。二是如果某些參加者失敗、退出或不愿加入事務(wù)，通過重新選擇新的參加者，全局事務(wù)可以繼續(xù)進(jìn)行。三是允許用戶有選擇性地確認(rèn)或撤銷已提交的子事務(wù)。撤銷是通過補(bǔ)償事務(wù)實(shí)現(xiàn)的。四是參加到事務(wù)中的網(wǎng)格服務(wù)可以在全局事務(wù)結(jié)束之前動(dòng)態(tài)地退出網(wǎng)格。

5、3.深入研究了服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境下的事務(wù)補(bǔ)償技術(shù)。聚合事務(wù)使用補(bǔ)償事務(wù)撤消已提交的子事務(wù)。在已有的基于補(bǔ)償?shù)氖聞?wù)處理方案中，補(bǔ)償事務(wù)一般由應(yīng)用開發(fā)者提供，這在服務(wù)網(wǎng)格環(huán)境下將會遇到很多困難甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。主要原因一是由于網(wǎng)格服務(wù)的自治性，如何補(bǔ)償與服務(wù)的商業(yè)規(guī)則相關(guān)，應(yīng)用開發(fā)者不可能知道所有服務(wù)的補(bǔ)償策略；二是大大增加了應(yīng)用開發(fā)者的負(fù)擔(dān)和編程復(fù)雜性。本文提出的事務(wù)服務(wù)為公共的操作定義了通用的補(bǔ)償規(guī)則，同時(shí)也允許網(wǎng)格服務(wù)提供者設(shè)置特定的補(bǔ)償

6、規(guī)則。產(chǎn)生補(bǔ)償事務(wù)經(jīng)過三個(gè)步驟：(1)定義補(bǔ)償規(guī)則。補(bǔ)償事務(wù)的產(chǎn)生基于事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，數(shù)據(jù)修改事件和事務(wù)協(xié)調(diào)事件的補(bǔ)償規(guī)則由事務(wù)服務(wù)定義，而服務(wù)白定義事件的補(bǔ)償規(guī)則由服務(wù)提供者設(shè)置。(2)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生補(bǔ)償操作。在聚合事務(wù)執(zhí)行過程中，當(dāng)補(bǔ)償事件出現(xiàn)時(shí)，事務(wù)服務(wù)根據(jù)規(guī)則庫中的補(bǔ)償規(guī)則產(chǎn)生撤銷原操作的補(bǔ)償操作。(3)產(chǎn)生補(bǔ)償事務(wù)。如果子事務(wù)成功提交，補(bǔ)償操作被封裝成一個(gè)完整的事務(wù)。事務(wù)服務(wù)不僅能夠自動(dòng)化補(bǔ)償事務(wù)的產(chǎn)生和執(zhí)行，減輕了應(yīng)用開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，

7、而且方便了服務(wù)提供者實(shí)行自治的管理。 4.提出了原子事務(wù)協(xié)調(diào)算法。傳統(tǒng)的分布式原子事務(wù)在其提交協(xié)議的準(zhǔn)備階段鎖定了所有參加者的資源直到事務(wù)提交，但自治的網(wǎng)格服務(wù)典型地不允許外部應(yīng)用對其鎖定管理器的封鎖請求。算法使用網(wǎng)格的預(yù)訂機(jī)制來為原子事務(wù)的提交作準(zhǔn)備，凡在規(guī)定時(shí)間內(nèi)預(yù)訂到事務(wù)訪問資源的參加者，則認(rèn)為是可以提交的并返回“準(zhǔn)備好”消息。加入事務(wù)的網(wǎng)格服務(wù)在提交時(shí)利用其關(guān)聯(lián)的本地事務(wù)管理器請求鎖定已預(yù)訂的資源來保證子事務(wù)的ACID特

8、性。此外，算法中還使用了超時(shí)機(jī)制來避免網(wǎng)格中可能出現(xiàn)的長時(shí)間阻塞。 5.提出了實(shí)時(shí)事務(wù)協(xié)調(diào)算法。實(shí)時(shí)事務(wù)不僅要保證系統(tǒng)的一致性，還要滿足實(shí)時(shí)性的要求。協(xié)調(diào)實(shí)時(shí)事務(wù)的主要目標(biāo)是使盡可能多的事務(wù)在截止期內(nèi)完成而不是追求最高的系統(tǒng)吞吐率。由于執(zhí)行子事務(wù)的網(wǎng)格服務(wù)的地理分布性和異構(gòu)性極強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)延和故障率比較高，服務(wù)網(wǎng)格中的實(shí)時(shí)事務(wù)比傳統(tǒng)的分布式環(huán)境更容易超過截止期而導(dǎo)致事務(wù)失敗。為了提高成功率，實(shí)時(shí)事務(wù)協(xié)調(diào)算法使用了功能等價(jià)模型，