高并发环境下的事务控制机制研究.pdf

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1、分类号密级公开编号弟七擘碛士所究像伦夂题目高并发环埴下的事务控制机制研究学院（所、中心）软件学院专业名称软件工程（工学）研究生姓名刘笠熙学号导师姓名周维职称副教授年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文

2、；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研宄生签名：嗲导师签名：日期：摘要随着云计算、大数据时代的来临，每天都会产生海量的数据，应用需求存在着大量的并发数据访问。与此同时，以多核心处理器、大内存为趋势的硬件升级，为解决大规模并发数据处理问题提供了硬件基础。数据库事务处理是我们使用相当频繁的数据库操作，需要满足原子性、一致性、隔离性和

3、持久性原则。在传统数据库的事务处理中，是采用加锁的方式来进行控制的，通过共享锁和排他锁等锁机制，来保证事务的可串行化。在当前需要处理海量并发的环境下，传统的加锁机制无法满足对事务处理吞吐量的需求，同时也存在资源浪费，不能有效发挥现有硬件条件应该具有的数据处理能力。针对上述这些问题，在调研了国内外最新的相关研宄工作后，本文提出了一种高并发环境下的事务处理机制。对比传统事务处理机制，主要有三点改进：设计并实现了独特的数据多版本存储结构，能够支持无锁的并发访问并且减少对公共数据的重复写入，有效提高处理并发事务的能力；设计并实

4、现了一种拆分事务的方案，将事务划分为多个执行阶段，加强对事务执行的管理，在更细粒度的层面上去处理事务并发可能遇到的问题，进一步提高对资源的利用率；（设计了一种基于乐观并发控制的事务提交方案，结合多版本的数据索引结构以及细粒度的事务控制，管理事务之间的提交依赖关系，保证了事务的最高隔离级别：可串行化，同时提高对资源的利用率，加大事务处理吞吐量。实验结果表明，相比传统事务处理机制，本文的事务处理机制在高并发的环境下，对资源的利用以及事务处理的吞吐量都有较大提升。关键字：高并发；事务处理；可串行化；细粒度；多版本Abstra

5、ctWiththedevelopmentofcloudcomputingandbigdata，②⑤目录目录图录目職研究背景选题的目的和意义本文主要工作及创新点本文结构安排第二章相关工作传统数据库事务简介数据库事务的隔离级别悲观并发控制与乐观并发控制无事务处理系统带事务处理系统第三章总体设计设计标鹏设计运行机制第四章细粒度化控制及提交协议算法设计与实现数据结构设计以及相关说明事务标签设计数据记录结构设计索引结构设计全局时钟设计与实现事务细粒度化控制4.3.1事务阶段划分数据版本可用性检测数据版本更新提交依赖交协议设事务的

6、业务逻辑处理阶段事务提交准备阶段事务完成阶段第五章性能评测实验环境以及测评方案实验硬件环境测评方案实验结果以及分析高竞争情况下对比只读事务情况下对比长事务情况下对比第六章总结与展望纖图目录图中数据库模型体流程图事务标签结构图数据记录结构图索引结构图全局时钟图运行机制图事务运行阶段图高竞争环境下的吞吐量对比图低竞争环境下只读事务对吞吐量的影响对比图高竞争环境下只读事务对吞吐量的影响对比图长写事务对吞吐量的影响对比图长读事务对吞吐量的影响对比表目录表事务隔离级别表当数据版本的开始域包含的为事务标签时需要进行的操作表当数据版

7、本的结束域包含的为事务标签时需要进行的操作表主要参数表内存主要参数第一章绪论第一章绪论研究背景近年来计算机硬件和技术的高速发展，机器的核心数不断提升，同时分布式架构的出现，让人们对解决大规模数据处理有了一个很好的硬件基础。在过去的年里，内存的价格每年下降，的系统有大致的内存，可以预见到，在不久的将来，机器所配备的内存容量将越来越大，核心数量也会相应增多，近年来流行的分布式数据处理架构也在逐渐发展基于内存数据库的分布式数据库架构。对于这样的硬件，只要高效利用，它们有足够的计算能力和存储能力来处理大量的运算任务。但是要有效

8、利用这些硬件的能力是具有较大挑战性的，哪怕只是对于内存共享数据的一个字段的碰撞，都会影响整个系统运行的性能。传统数据库事务处理机制在保证事务可串行化上釆用的是加锁的方式，通过对数据记录进行加锁，可以保证事务在进行读写操作时不受其他事务的操作干扰，在两个事务的数据集有交集的情况下，后到的事务需要等待前一个事务提交完成后，再进行操作。