實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-11 14:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-11 14:30:01 來源：信息時(shí)代

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù) : 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù),它包括與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫類似的一般性技術(shù)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的特殊技術(shù)。
1. 實(shí)現(xiàn)RTDB的一般性技術(shù)
盡管與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的一般性問題相同,但其中的內(nèi)容卻大不相同:
(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型及語言:數(shù)據(jù)與事務(wù)的定時(shí)性表示。
(2)實(shí)時(shí)事務(wù)模型與特性: “復(fù)雜事務(wù)”模型與EX-或NON-ACID特性。
(3)實(shí)時(shí)事務(wù)處理:能夠控制所有可執(zhí)行事務(wù)的執(zhí)行順序; 能給事務(wù)分派基于截止期的優(yōu)先級(jí),然后按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度; 對(duì)于并發(fā)控制,傳統(tǒng)的可串行化不一定必要,而實(shí)時(shí)性更重要,為此,允許“放松可串行化”或“暫緩可串行化”事務(wù)的執(zhí)行。
(4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存取: 數(shù)據(jù)庫操作是I/O受限的,對(duì)實(shí)時(shí)事務(wù)而言,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的磁盤存取延遲(約30ms)是不可忍受的。因此,其主要問題就是如何消除數(shù)據(jù)庫存取中的磁盤存取延遲,為此,應(yīng)引入“內(nèi)存數(shù)據(jù)庫”技術(shù)。
(5) I/O與緩沖區(qū)管理: 假定I/O設(shè)備響應(yīng)對(duì)總的性能影響是確定的,則I/O調(diào)度策略就成為關(guān)鍵。不能像傳統(tǒng)的調(diào)度算法那樣旨在使平均I/O處理延遲最小,RTDB需要“識(shí)時(shí)”的、基于優(yōu)先級(jí)的I/O調(diào)度。緩沖區(qū)管理的目標(biāo)是高優(yōu)先級(jí)事務(wù)的執(zhí)行不因此而受阻,故傳統(tǒng)的緩沖區(qū)管理方法,如LRU已不適用,必須開發(fā)類似于“基于優(yōu)先級(jí)的LRU”等方法。
(6)恢復(fù)問題: RTDB的恢復(fù)更為復(fù)雜、重要,因?yàn)? ①恢復(fù)過程會(huì)影響當(dāng)前的事務(wù),可能使事務(wù)超截止期; ②系統(tǒng)策略是寧愿犧牲數(shù)據(jù)的部分正確性來換取其及時(shí)性; ③數(shù)據(jù)是“短暫”的,有的事務(wù)是“不可逆”的,所以傳統(tǒng)的恢復(fù)在此根本沒有意義; ④不像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,RTDB的失敗會(huì)立即導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)實(shí)世界控制的失敗。因此,要開發(fā)不一定完全“還原”的,不影響現(xiàn)有事務(wù)定時(shí)性和系統(tǒng)服務(wù)的“動(dòng)態(tài)”的恢復(fù)技術(shù)。
2.實(shí)現(xiàn)RTDB的特殊關(guān)鍵性技術(shù)
除了上述的一般性技術(shù)外,RTDB還要解決如下的特殊關(guān)鍵性技術(shù)問題:
(1)事務(wù)/查詢的接納管理: 包括同時(shí)在系統(tǒng)中的事務(wù)數(shù)的控制策略和內(nèi)存資源的管理策略。一般可以接納更多的事務(wù)數(shù)以提高并發(fā)度,從而獲得較好的事務(wù)性能。但接納的事務(wù)過多又會(huì)影響事務(wù)的性能,使定時(shí)限制不能滿足。
(2)事務(wù)處理的可預(yù)報(bào)性與應(yīng)急計(jì)劃:要有事務(wù)處理的預(yù)報(bào)能力,能進(jìn)行“可調(diào)度性”預(yù)測(cè),能事先估算一個(gè)實(shí)時(shí)事務(wù)按截止期完成的可能性。若完全可能,則按正常處理; 若存在危險(xiǎn),則采取一定的措施; 若已經(jīng)或即將超截止期,則啟動(dòng)“應(yīng)急計(jì)劃”,執(zhí)行“替代”、“補(bǔ)償”或其他應(yīng)急處理活動(dòng)。這些活動(dòng)由用戶提供,但系統(tǒng)必須提供其支持。
(3)結(jié)果正確性與實(shí)時(shí)性的折衷:RTDB將實(shí)時(shí)性看得比結(jié)果正確性還重要,即有時(shí)要以結(jié)果的不完全性、不準(zhǔn)確性、不一致性來求得其及時(shí)性。所謂結(jié)果的不完全、不準(zhǔn)確性乃指通過部分(或非精確)計(jì)算/處理所得的結(jié)果。傳統(tǒng)的保證一致性的“可串行化”本身就是充分而非必要條件,且在RTDB中有時(shí)是不可能的,因?yàn)橛惺聞?wù)執(zhí)行的先后次序限制,故往往采用“放松可串行化”的一致性概念、技術(shù)與機(jī)制。一個(gè)RTDB應(yīng)具有這些折衷權(quán)衡的能力與設(shè)施。