移动数据库中数据广播与复制缓存技术的研究

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1、国防科学技术大学研究生院学位论文摘要．f目前，人类社会已逐渐进入以网络计算为中心的信息时代，人们迫切需求能虹鑫任何时候、任何地点访问任何数据。90年代以来，迅速发展的移动通信技术与正在大量普及的移动计算机相结合，产生了一种更加灵活、。复杂的分布计算环境，人们称之为移动计算环境(MobileComputingEnvironment)。移动计算将创造一类全新的应用，使人们能够更加方便她访问网络信息。由于移动计算环境的一些独特特点，如主机移动性、频繁断接性、网络条件多样性、网络通信非对称牲等，使得传统的分布式数据瘁技术不能支持或是不能有

2、效支持移动计算环境。因此，研究支持移动计算环境的分布式数据库技术，鼹移动数据库技术(MobileD搬．bases)，已成为近年来分布式数据库的一个新的研究热点。移动数据库的研究目标是实现高可用性(availability)与可伸缩性(scalability)、移动性(mobility)、可串性(serializability)、收敛性(converged'tee)。目前，移动数据库的研究剐刚起步，仍然是一个新兴的研究领域，虽然器蔫一些有价值的研究成果推出，但在该领域的研究仍存在羞许多不足之处，现有的炎部分机制、算法等都存在较强的假

3、设和较大豹局限性，因此还不能有效地实现移动数据库的上述目标。针对这些不足，本课题’试匦透过对数据广播和数据复制脚l存技术的研究，达到实现移动数据库上述几个基本目标的目的。数据复耕与客户机缓存技术在传统分布式数据库中已得到广泛的应用，其目的是提高系统的可用性、可靠性及访阔性能：雨数据广播技术则是一种新兴的数据访问方式，它利用无线网络固有的广播能力，将热点数据以广播的形式发送给客户机缓存等三级复制机制有桃地结合起来，们喂体系结构可以灵活有效地支持各种类型的移动数据应用，实现移动数据库的高可用性和可伸缩性、移动性、可串性、收敛性。在TT

4、R的框架下，本文分别对这兰级复制机制展开了深入的研究。／／数据广播的一个首要问题是如何调度待广播的数据，优化数据广播的访问孵∥间与调谐时间。访问时间代表了移动客户机访问广播数据的等待时间，而调谐时’间则表示移动客户机为接收指定数据丽保持接听数据广播的总时间。针对非均匀的数据项访问概率分布，、本文首先分析了数据广播调度的理论最优访问时间．给出了严密的理论推导和证明，然后提出了一个启发式多盘广播调度算法—HMD。／f与现有优化访问时间的广播调度算法相比，HMD算法具有可操作性好、性能优／、异、实用性强等优点，性能接近理论最优访问时间。

5、卜～。一’针对使用有限电池供电的小型移动计算机，为了降低接收数据广播的电源消耗，本文以HMD调度算法为基础，提出了两种优化数据广播调谐时间的带索引车课题的研究得到“九五?国防预研项目“并行与分布式数据库技术”及湖南省院士基金的资助。．V．国防科学技术丈学研究生院学位论文多盘调度算法：复制索引算法IMD—RI和多路复用算法IMDMUX。与现有优化调谐时间的调度算法比较，这两种算法在获得相同或帽近的调谐时间的同时，在访问时间上具有明显的优势，因此更具有竞争性。}一：一]，数据广播只适于支持对具有公共访问兴趣的热点数据的访问，而传统的联

6、机请求方式则可以访问任何服务器数据。因此，为了使移动数据库支持一般性的数据应用，1本文提出了两种将数据广播方式(称作“推”，即PUSH)和传统联机请求方式飞称作“拉”，即PULL)结合起来的混合式数据访问算法：PP算法和APP算法。／与单纯的PUSH方式和PULL方式相比，，这两种算法具有更大的应用空间，使移动用户不仅能及时获得所需数据，而且仍然能够充分发挥无线通信网络所固有的数据广播能力，从而提高了移动数据库系统豹可伸缩性。’、一，，，一TTR体系结构中的服务器级复制需要支持可移动的服务器与客户机，因此，本文设计了一种弱一致性的

7、服务器级复错机制一wcsR。lWCSR机制在现有弱一致性数据复制技术的基础上，增加了对移动服务器、移动客户机及其缓存的支持，同时确保整个复制系统的收敛性和并发更新事务的l=．psilon．可串性。此外，WCSR机制还采用基于应用语义的冲突检测与消解技术，降低更新事务在不同复制服务器之间传播时的夭折率，并引入强事务的概念。支持用户的可变一致性应用。、＼在TTR体系结构中，客户机缓存的主要目的是支持移动客户机在断按时甜数据库的继续访问，。即断接操作(discoauect既lopc《-mion)。为支持断接操作，本文设计了一种支持数据库

8、子集缓存的MCC缓存机制。酗cc缓存机制采用基于关系谓词的CCD定义来描述并建立移动客户机上的数据库缓存，并采用基于更新事务操作日志的cs算法维护缓存与服务器的同步。X一一我臂]在局域用环境下实现了WCSR复制机糊与MCC缓存机制的原型验证系统，并