分布式實時數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(RTDBS)是實時系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的有機結(jié)合，當前，實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣泛應用于軍事、電信、電力、航空、工業(yè)控制、證券交易等領(lǐng)域，而這些應用領(lǐng)域大部分都是分布式的，因此分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DRTDBS)的研究受了到實時系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)等多個領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?，成為研究的熱點。 我國是海洋大國，海洋環(huán)境對我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的影響，海洋環(huán)境監(jiān)測是針對海洋自然災害預警的需求而提出的，通過對海洋環(huán)境參數(shù)進

2、行實時的監(jiān)測以提供所需要的預警信息。本文以“海洋環(huán)境在線監(jiān)測及災害智能預警系統(tǒng)”為背景，對分布式實時數(shù)據(jù)庫的通用框架進行了研究，指出了分布式實時數(shù)據(jù)庫的功能特點和設(shè)計中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，并針對海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的具體情況設(shè)計了一個分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)架方案，以滿足系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)信息發(fā)布的需要。 海洋監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)具有分布式、實時性特點，各個臺站之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進行連接，進行實時數(shù)據(jù)和命

3、令信息的傳遞。由于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的限制，為保證系統(tǒng)的實時性，必須設(shè)計一種有效的查詢處理策略來減少網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸代價，降低查詢響應時間。文中對傳統(tǒng)的分布式查詢優(yōu)化處理策略進行了研究，分析了各種策略的優(yōu)缺點，提出了一種新的分布式查詢優(yōu)化方法：基于樹的上下行半連接歸約策略。新算法中提出了加強半連接的概念，通過多個關(guān)系間的遞增約束限制來進一步提高對關(guān)系的壓縮效果，盡早刪除無效元組。上下行歸約策略能夠通過上行、下行兩個階段完成對樹中關(guān)系的縮減

4、操作，使各關(guān)系均達到全歸約狀態(tài)，從而排除無用元組的傳輸代價，降低網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸代價，以保證分布式查詢的實時性要求。文中還對兩個關(guān)系間具有多個連接屬性以及環(huán)查詢中的全歸約策略進行了研究，提出了默認連接限制的概念，指出了環(huán)查詢與樹查詢的本質(zhì)區(qū)別，采用基于附加屬性的雙向半連接策略將環(huán)查詢轉(zhuǎn)化為樹查詢。 相對于FRD全歸約算法，上下行歸約策略同樣能達到全歸約的效果，并且能夠減少下行階段中的數(shù)據(jù)傳輸量，尤其是關(guān)系中具有多個連接屬性時，能

5、極大減少投影屬性的數(shù)據(jù)量，從而減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸代價，縮短了查詢響應時間。分布式實時數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)調(diào)度必須滿足其時限要求，否則可能會造成災難性后果，文中在查詢優(yōu)化的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)庫中的周期性實時事務(wù)的容錯調(diào)度算法進行了研究，提出了一種基于優(yōu)先級搶占決策的任務(wù)競爭策略。新算法通過減少對于即將完成的低優(yōu)先級任務(wù)的搶占來降低處理器時間的浪費，并通過資源負載平衡策略進一步優(yōu)化任務(wù)調(diào)度。通過實驗分析說明，新的調(diào)度策略能夠降低處理器資源的浪費，提高系統(tǒng)的