淺析維護移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性策略探究

張瑩

摘要：移動數(shù)據(jù)庫是在移動計算環(huán)境下的一種數(shù)據(jù)庫類型，在移動計算環(huán)境的支持下，人們可以通過各種移動應(yīng)用，任何時間訪問移動數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)需求。而移動數(shù)據(jù)庫的維護工作中，對數(shù)據(jù)對象的一致性的維護，是最重要的移動事務(wù)之一。本文從對移動數(shù)據(jù)庫的分析入手，探究如何通過移動事務(wù)處理技術(shù)來維護移動數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的一致性。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù);移動數(shù)據(jù)庫;維護

一、移動數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀分析

在數(shù)據(jù)庫研究領(lǐng)域，一般將移動數(shù)據(jù)庫看作是分布式數(shù)據(jù)庫的衍生產(chǎn)品，是在分布式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，移動數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫在特點上有很多相似的地方，移動數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，是對分布式數(shù)據(jù)庫的一種推廣應(yīng)用，而分布式數(shù)據(jù)庫，則是一種特殊的移動數(shù)據(jù)庫。與分布式計算環(huán)境不同的是，移動計算環(huán)境中，不再假設(shè)各個計算節(jié)點之間通過固定的網(wǎng)絡(luò)進行連接，不再需要保持網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連續(xù)性。移動計算系統(tǒng)的特點是，摒棄了固定的網(wǎng)絡(luò)連接，用戶不再需要停留在固定的計算節(jié)點上，整個計算系統(tǒng)是由多個固定節(jié)點和移動節(jié)點組成的，用戶計算機可以出現(xiàn)在任何需要的地方，并隨時處在移動中，用戶計算機通過通信網(wǎng)絡(luò)保持和固定節(jié)點或者其他移動節(jié)點之間的連接，這就可以讓用戶在任何需要的地點和時間訪問移動數(shù)據(jù)庫。

在移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，固定網(wǎng)絡(luò)同兩種節(jié)點之間建立連接，一種是傳統(tǒng)的固定節(jié)點（FH），而另一種節(jié)點，則加裝了無限通訊接口，它是移動數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)的根本，也就是支持無線網(wǎng)絡(luò)單元的移動節(jié)點（MSS）。MSS和FH之間通過固定的高速網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接，保證了通訊的流暢，而MSS支持的每一個無線單元中，同時保有多個移動計算機，移動計算機通過和MSS之間的連接，連接到FH上，最終實現(xiàn)和固定高速網(wǎng)絡(luò)的連接。移動計算機在移動情況下仍能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)連接的基礎(chǔ)，就是通過任意MSS都可以連接到固定高速網(wǎng)絡(luò)，而且在無線單元之中進行移動，或者是無線單元之間進行切換時，數(shù)據(jù)連接不會被切斷。

建立移動數(shù)據(jù)庫的目的，就是為了滿足移動計算環(huán)境中，各種移動應(yīng)用對數(shù)據(jù)訪問的需求，滿足人們隨時隨地訪問移動網(wǎng)絡(luò)的需求。而移動數(shù)據(jù)庫維護中，保持移動數(shù)據(jù)的一致性，又是重中之重。

二、移動事務(wù)處理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)訪問功能的根本，就是事務(wù)處理技術(shù)，而事務(wù)處理技術(shù)的基本功能，就是維護數(shù)據(jù)的一致性，在多個用戶同時訪問的情況下，用戶仍然能夠及時準(zhǔn)確地獲取到所需要的信息。在移動計算環(huán)境下，移動計算機發(fā)起的數(shù)據(jù)訪問被稱作為移動事務(wù)，移動事務(wù)具備分布事務(wù)的處理特點，一部分計算工作在移動計算機內(nèi)完成，而另一部分，則需要傳輸?shù)焦潭ü?jié)點后，再進行計算。每一個移動事務(wù)都可以分解成多個子事務(wù)，而每一個子事務(wù)，也都是一個獨立存在的移動事務(wù)，這些子事務(wù)都可以進行獨立計算，并完成一些讀寫操作，但是每個子事務(wù)之間存在著偏序關(guān)系，對同一組數(shù)據(jù)進行操作時，必須遵循嚴(yán)格的先后關(guān)系。由于移動計算機在移動中需要在不同的無線單元之間進行切換，所以移動計算機正在操作的移動事務(wù)，也會隨之轉(zhuǎn)移到新的無線單元中，正在操作的事務(wù)狀態(tài)，各個數(shù)據(jù)運算的結(jié)果和情況，以及移動計算機的位置信息，都會跟隨轉(zhuǎn)移，同時在新的無線單元還要完成沒有完成的計算，這就要求必須保證數(shù)據(jù)的一致性，計算結(jié)果才能保證準(zhǔn)確。移動事務(wù)的移動屬性注定它要比一般事務(wù)更加復(fù)雜，這種移動屬性就決定了移動事務(wù)有各種被中斷的可能，所以必須采取相應(yīng)的措施，針對這個問題，有兩種不同的處理方案：一種是針對不需要再和用戶計算機進行交互的事務(wù)，這樣可以將事務(wù)上傳到固定節(jié)點，或者其他非移動計算機上進行處理，處理完成后再將結(jié)果返回給用戶。另一種是針對仍需要和用戶進行交互的事務(wù)，處理方案是，將需要用到的數(shù)據(jù)，在斷開連接之前下載到用戶達的移動計算機上，在用戶的移動計算機上完成處理，在移動計算機斷開連接之前，比如到達無線單元的邊緣之前，向移動數(shù)據(jù)庫發(fā)送終止數(shù)據(jù)協(xié)議，來告知數(shù)據(jù)庫移動計算機的正常退出，這樣，數(shù)據(jù)庫就可以免于處理因移動計算機斷開連接而引發(fā)的故障。

移動數(shù)據(jù)庫的運作，必須要有移動事務(wù)處理技術(shù)的支持，因此，非常有必要建立對應(yīng)的移動數(shù)據(jù)處理模型，來維護數(shù)據(jù)的一致性，根據(jù)數(shù)據(jù)一致性的不同類型，移動事務(wù)處理模型又可以分為三種：嚴(yán)格一致性事務(wù)處理模型、弱一致性事務(wù)處理模型和可變一致性事務(wù)處理模型。目前的移動計算系統(tǒng)中，為了維持?jǐn)?shù)據(jù)較高的處理效率，并且可用多個用戶同時、重復(fù)使用，雖采用的大多是弱一致性處理模型。可變一致性事務(wù)處理模型目前的應(yīng)用較少，這需要事務(wù)自身的是影響較強，容錯范圍較大，但是可變一致性事務(wù)處理模型，可以在最大程度上保證數(shù)據(jù)的可用性，并且提高事務(wù)處理的效率。

三、維護數(shù)據(jù)一致性

前文已經(jīng)提到，研究移動事務(wù)處理技術(shù)的根本，就是為了維護移動數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一致性。移動數(shù)據(jù)庫建設(shè)的核心，就是滿足移動計算機用戶隨時隨地訪問數(shù)據(jù)的需求，如果訪問的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不一致，那訪問也是沒有意義的。不同服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的一致性，是實現(xiàn)移動數(shù)據(jù)操作的基礎(chǔ)，維護數(shù)據(jù)的一致性，可以提高整個移動數(shù)據(jù)系統(tǒng)的效率，是移動計算機用戶在斷開連接的情況下仍舊可以操作數(shù)據(jù)庫。為了滿足上述的這些使用需求，復(fù)制和緩存技術(shù)是必不可少的，這是很多數(shù)據(jù)庫的選擇，而且數(shù)據(jù)廣播技術(shù)的應(yīng)用，還大大提高了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的并行度。復(fù)制技術(shù)，指的是在不同的服務(wù)器之間進行的數(shù)據(jù)同步操作，將存在于某一臺服務(wù)器上的數(shù)據(jù)進行復(fù)制，并且分發(fā)給各個數(shù)據(jù)庫，這樣做的目的是保證每一個服務(wù)器上的數(shù)據(jù)一致，移動計算機在訪問每一個服務(wù)器是，進行計算的結(jié)果都是一樣的。復(fù)制技術(shù)的存在，減少了一些不必要的遠程查詢和讀取工作，減少了網(wǎng)絡(luò)開銷，并且在一定程度上提高了數(shù)據(jù)庫的可用性。

復(fù)制技術(shù)是維護數(shù)據(jù)一致性的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時也是支持移動計算機能夠在不連接數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況下操作數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)。但是，移動計算系統(tǒng)中的服務(wù)器數(shù)量非常龐大，如果所有服務(wù)器都進行復(fù)制操作，其成本是不可想象的，而且盲目的復(fù)制很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致，解決這一問題的關(guān)鍵，是兩級復(fù)制概念。在兩級復(fù)制中，第一級復(fù)制值得是服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)復(fù)制，第二級復(fù)制指的是移動節(jié)點上保存數(shù)據(jù)的復(fù)制。為了實現(xiàn)中斷數(shù)據(jù)連接后對數(shù)據(jù)庫的操作，Bayou系統(tǒng)采用了弱一致性復(fù)制原則，采用“讀取-所有-輸入-所有”的運作方式和漸進式的同步方法，使系統(tǒng)趨于一致，并且允許系統(tǒng)動態(tài)地增加或者是減少復(fù)制節(jié)點，同時優(yōu)化了不同復(fù)制服務(wù)器上新事務(wù)之間的沖突率。通過對復(fù)制機制的調(diào)整，減少服務(wù)器的開銷，同時保證移動數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性。

總結(jié)

建立在移動計算環(huán)境下的移動數(shù)據(jù)庫，其宗旨就是為了滿足移動移動用戶隨時隨地訪問數(shù)據(jù)，隨時隨地使用移動應(yīng)用的需求，而移動事務(wù)處理技術(shù)，則是保障數(shù)據(jù)一致性的根本。所以，要保證移動數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性，就要提高移動事務(wù)的處理效率，通過復(fù)制和緩存技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合廣播技術(shù)將數(shù)據(jù)在各個服務(wù)器之間同步，保證用戶的有效讀取。

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