基于冗余事务的事务存储系统的错误检测

针对事务存储系统下的错误检测问题,提出了一种基于冗余事务的事务存储系统的错误检测方法(error detection by redundant transaction, EDRT).该方法为每个事务创建一个副本事务,并利用富余的处理器核资源同时执行原始事务和副本事务,通过比较原始事务和副本事务的执行结果达到检测错误的目的.在检错比较数据集的获取上,EDRT方法利用了事务存储系统自身的版本管理机制,实现了对用户透明的在线接近最小数据比较集的获取.将EDRT方法应用于日志事务存储系统,提出了针对容错日志事务存储系统的设计问题的解决方法.最后,使用了包括4个SPLASH-2典型用例在内的5个测试程序对该方法进行了验证测试,实验结果表明EDRT检错方法相对整个程序的平均检错开销在3.68%左右,而相对于程序内事务部分的平均检错开销也只有12.07%左右.通过与双模冗余检错方法(dual modular redundancy error detection mechanism, DMR)的对比,EDRT方法与DMR方法的平均检错开销比只有0.05%左右.     

基于智能预警的自恢复存储系统研究

为提高磁盘阵列存储的可靠性,提出一种基于智能预警的自恢复存储系统。在对磁盘S.M.A.R.T信息实时监测采集的基础上,利用机器学习方法对磁盘故障进行预测,对于预警磁盘采取以数据为中心的自修复迁移保护策略。分析结果表明,该系统能提高存储可靠性,数据迁移过程对用户透明,可用性较强。     

事务工作流模型中恢复策略的研究

阐述工作流中事务的起源和发展,针对目前工作流模型对事务处理方面的不足,提出一种具有事务支持的工作流过程元模型.该模型不仅支持过程的层次结构,并且引入隔离域及错误恢复属性概念,从语义的角度进行了扩展.同时,分析了事务工作流中并发控制机制和各种调度算法,重点研究并提出了事务工作流的错误恢复策略和错误恢复算法.最后,对算法进行了实例分析,验证了该算法是可行和实用的.     

ORACLE的回退段管理研究

本文他ＯＲＡＣＬＥ的回退段管理机制，提出了为数据库规划回退段思想和方法。遵照本文提出的方法创建回退段，可以部份避免由于回退段的不合理造成空间浪费、Ｉ／Ｏ竞争、性能低下、经常性事务失败等一系列问题。     

基于弱隔离性的事务内存冲突分析

事务内存是一种扩展性好、易于编程的并行编程模型,其核心技术在于事务冲突的检测和处理.已有研究工作主要关注于冲突检测机制,但缺少对如何减少事务冲突的深入研究.分析表明,冲突概率的增长会严重降低事务内存系统的性能,并且随着处理器核数目的增长,这一问题会变得更加严重.研究发现,事务系统中弱隔离性模型的使用可以系统性地减少事务执行中的冲突,从而提升程序执行效率.基于该研究,提出了弱隔离性冲突检测方法(weak isolation conflict detection,WICD),并在SESC事件驱动模拟器上对WICD进行实现和评估,结果表明,与传统的严格隔离性模型相比,弱隔离性模型下最高可以减少35.7%的事务冲突,提升系统性能最大为31.0%.基于WICD的方法,通过对部分冲突进行立即检测,进而提出了一种改进的弱隔离性冲突检测方法(enhanced WICD,EWICD).实验表明,EWICD对于事务冲突的减少比率和WICD近似,最高达到33.8%,对系统性能的提升优于WICD,最大达到36.8%.     

基于非易失存储器的事务存储系统综述

随着非易失存储器的出现和广泛使用,存储体系结构正在发生根本改变.传统数据库系统与文件系统事务处理技术大多基于磁盘设备,设计之初并未考虑非易失存储器特性.为了充分利用非易失存储器特性,缩小计算机系统的I/O性能与CPU处理性能之间的差距,基于非易失存储器的事务存储系统与技术成为了研究热点.首先讨论了软件层事务处理技术的现状,分别介绍了传统数据库系统与文件系统事务处理常用技术;然后依据闪存和相变内存进行划分,对现有基于非易失存储器的事务存储系统与技术进行了讨论;最后给出了基于非易失存储器的事务存储系统研究展望.在基于闪存的事务存储相关研究中,首先分析了使用传统设备接口闪存设备加速事务处理的系统设计,然后重点分析了基于专用事务接口的事务闪存存储系统研究,并对基于闪存的事务存储系统不同研究进行了比较.在基于相变内存的事务存储相关研究中,分别分析并比较了相变内存在主存环境和外存环境提供事务处理的技术,重点讨论了日志与缓存融合技术、细粒度日志技术等关键问题.     

基于事务日志的数据库恢复机制研究

数据库恢复是保障数据库安全性的一个重要机制。通过分析事务日志的工作原理,结合数据库的备份,提出基于事务日志的数据库恢复机制。该机制实现数据库在故障点（特定点）的完整恢复,保证数据库的安全。     

证券交易系统中的事务恢复方法

介绍上海证券交易所新一代交易系统中的事务建模和事务恢复技术。使用形式化语言描述证券交易事务模型,分析故障恢复的各种情况。证券交易系统的事务日志模型支持进程及主机热备切换和重启等应用场景。介绍实践中采用的优化技术,并对事务模型进行扩展。证券交易事务的建模丰富了事务信息系统模型的应用场景,为其他领域高性能高可用性系统的架构设计提供了参考。     

面向网格的事务提交及恢复协议

该文在基于Agent的网格事务模型的基础上,提出网格环境下事务的提交协议,对其进行了性能分析。通过理论分析表明,提出的ENP协议降低了提交协议的消息复杂度和日志复杂度,参与者站点拥有较高的自治性,能够满足网格环境中各参与者的自治性要求。然后给出网格环境中会出现的故障情况:提供服务的数据库取消所提供服务时出现的故障。提出网格环境下的故障恢复协议:超时协议和重启动协议;使得在等待超时或站点出现故障时能及时有效地恢复到一个正确状态。分析了网格环境下特有的故障形式,给出相应的处理方式。最后,对故障恢复协议进行了简要分析。     

云存储系统管理节点故障自恢复算法

为了解决大规模云存储系统中管理节点发生故障导致存储服务不可用的问题,建立了管理节点故障影响分析模型,提出了一种基于消息的管理节点动态自我恢复算法FRA-M.该算法通过基于负载均衡的元数据备份更新控制方法完成多个管理节点之间相互协作、透明接管和故障自我恢复.测试结果表明,FRA-M算法能够使得管理节点发生故障时自动进行切换,并且能够合理地分配资源达到良好的负载均衡状态.通过控制TCP超时时限、故障检测周期以及故障检测超时,能够使得FRA-M算法的性能保持在相对稳定的区间,随失效时刻的适应性也比较强.当管理节点发生故障时,FRA-M能够较好地保证存储服务可用性、数据可用性和数据可靠性.     

Log-Based Rollback Recovery without Checkpoints of Shared Memory in Software DSM

A common approach to fault-tolerant software DSM is to take checkpoints with message logging. Our remote logging has low overhead because each node saves the coherence-related data into the memory of a remote node through a high-speed system area network. For more lightweight fault-tolerant DSM, in this paper, we mainly focused on eliminating shared memory checkpointing during failure-free execution. Each node independently takes the checkpoints of execution states and non-shared data only. When a node fails, it regenerates its pages from the remote copies in live nodes. In order to efficiently reconstruct pages, we also introduced a XOR-diffing technique. The diff logs, which have been created by XOR operations during failure-free execution, can be applicable to any version of remote copies either backward or forward for recovery. Our scheme reduces the checkpointing overhead and also alleviates the imbalance in execution times among nodes due to independent checkpointing. This research is supported by KISTEP under the National Research Laboratory program.     

分布式计算系统回卷恢复容错的仿真设计

为了解决分布式计算系统回卷恢复容错的验证评估问题,设计一种分布式计算系统的回卷恢复容错算法的仿真机制,依据分布式计算系统回卷恢复容错的总体架构,将分布式计算系统中的节点任务过程使用离散事件模拟,在网络系统仿真工具的应用层增加支持多任务回卷恢复容错仿真的模块,并设计用于回卷恢复容错仿真的结构、功能模块和系统参数设定。结果表明本文提出的仿真机制能够实现分布式计算系统的回卷恢复容错算法的模拟验证,为不同容错算法间对比、改进与优化提供参照。      

超步透导的回卷恢复

工作站机群系统已成为分布式并行处理发展的主流方向之一 .随着机群系统应用领域的逐渐拓展和规模的不断扩大 ,人们对其可靠性的要求日益提高 .设计高可靠的群机系统 ,需要着重研究其系统容错技术 .本文叙述了并行异构环境回卷恢复和检查点派生 .实现透明的可移植容错和负载均衡能力 .避免调整检查点就可以构成全局一致性状态 .不仅使 BSP应用程序自治容错能力 ,而且能够在机群 (Clusters)间迁移 ,保持系统负载均衡 .重点介绍检查点设置、检查点派生、卷回、进程迁移技术     

Reducing Transaction Processing Latency in Hardware Transactional Memory-based Database with Non-volatile Memory

The emergency of Hardware Transactional Memory (HTM) has greatly boosted the transaction processing performance in in-memory databases. However, the group commit protocol, aiming at reducing the impact from slow storage devices, leads to high transaction commit latency. Non-Volatile Memory (NVM) opens opportunities for reducing transaction commit latency. However, HTM cannot cooperate with NVM together: flushing data to NVM will always cause HTM to abort. In this paper, we propose a technique called parity version to decouple the process of HTM execution and NVM write. Thus, the transactions can correctly and efficiently use NVM to reduce their commit latency with HTM. We have integrated this technique into DBX, a state-of-the-art HTM-based database, and propose DBXN: a low-latency and high-throughput in-memory transaction processing system. Evaluations using typical OLTP workloads including TPC-C show that it has 99% lower latency and 2.1 times higher throughput than DBX.     

事务存储:具有容错特性的并发控制机制

随着多核处理器的发展,开发线程级并行成为提升应用程序执行性能的必要手段,这使得事务存储作为一种具有良好支持线程级并行前景的并行编程机制受到越来越多的关注。本文首先从事务存储系统的冲突检测机制和数据版本管理机制的角度对事务存储系统进行了分类;然后总结综述了目前主要的事务存储系统的实现方式;最后从容错的角度重新审视了事务存储,我们认为事务存储本身具有良好的容错特性,可以自然地与一些主要的容错技术结合,实现高效的故障隔离、检测及恢复。     

基于相变存储器和闪存的数据库事务恢复模型

随着闪存容量不断增大、价格不断下降,闪存在实际存储系统上得到了越来越广泛的应用.但是,闪存的页级读写、异位更新、有限寿命等阻碍了闪存数据库系统的性能提升,尤其是事务恢复.闪存的异位更新使得影子页技术可以很好地支持闪存数据库事务恢复,同时也给闪存数据库带来新挑战,如事务管理、缓冲区管理.相变存储器凭借其比闪存更高的读写速度、更小的读写粒度、更长的寿命成为了下一代主流存储技术,所以相变存储器可以用于解决在闪存数据库中使用影子页技术所产生的事务管理和缓冲区管理问题.该文基于相变存储器和闪存混合式存储提出一种全新的数据库事务恢复模型——SPFP.该模型充分利用相变存储器的特性完成事务管理.为支持非强制缓冲区管理,基于SPFP提出了一种优化的数据库事务恢复模型——SPFLP,利用相变存储器记录更多事务信息.实验结果表明,相较于全闪存存储的数据库系统,SPFLP大大提高了基于混合存储的数据库事务处理性能.     

基于C#语言的事务内存系统

事务内存是一种新的易于使用的同步技术,能使多线程程序高效地并行执行,目前大多数事务内存系统都处于研究实验阶段,尚未具备实际应用价值,或需要依赖特殊硬件实现。针对该现状,提出一种利用C#语言设计与实现的纯软件的事务内存系统,包括事务对象定义以及对事务对象的并行访问方法,并给出处理事务冲突的策略。实验结果表明,该系统是一种高效简洁的同步实现机制。     

分布式系统故障卷回恢复技术研究与实践

对时间要求苛刻的系统对可靠性的要求愈来愈高,尤其是在一些至关重要的领域如国防、航天技术等。本文介绍了分布式系统故障卷回恢复的关键技术。