流程工業(yè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集中度提升，流程工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的集中式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫由于數(shù)據(jù)吞吐量不足、投資成本過高、容錯(cuò)能力較低、難以彈性擴(kuò)展等問題，已無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
　　針對(duì)上述問題，本論文將大規(guī)模分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與實(shí)時(shí)性、可靠性技術(shù)相結(jié)合，建立流程工業(yè)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)模型，研究海量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)索引機(jī)制、事務(wù)建模與并行處理、高可用性網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信等技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)研究成果在實(shí)際工業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用驗(yàn)證。具體理論研究和技

2、術(shù)應(yīng)用成果如下:
　　(1)在對(duì)流程工業(yè)應(yīng)用場景的需求特點(diǎn)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)模型作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，以及基于中心化組織結(jié)構(gòu)和中心節(jié)點(diǎn)主從機(jī)制的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫分布式自組織理論。提出了基于Raft協(xié)議的主從中心節(jié)點(diǎn)選舉策略，結(jié)合服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型、服務(wù)部署策略的研究與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)內(nèi)部與系統(tǒng)整體兩個(gè)層級(jí)的自組織。
　　(2)針對(duì)流程工業(yè)的存儲(chǔ)應(yīng)用場景特點(diǎn)，提出了基于工廠邏輯模型的動(dòng)態(tài)全局索引機(jī)制

3、，以及基于二級(jí)分頁和多版本管理的本地索引機(jī)制。重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)分區(qū)分片策略、節(jié)點(diǎn)增刪處理方案、數(shù)據(jù)多重副本機(jī)制和存檔文件壓縮方案進(jìn)行了研究，解決了異常狀態(tài)下數(shù)據(jù)擬合錯(cuò)誤和歷史數(shù)據(jù)占用磁盤空間過高的問題，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)展能力。
　　(3)深入分析流程工業(yè)分布式任務(wù)請(qǐng)求的特點(diǎn)，建立了分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)模型?；谠撃Ｐ?，研究并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的分布式并行查詢模型和分布式并行計(jì)算服務(wù)，用于解決分布式事務(wù)處理面臨的事務(wù)分解、并行調(diào)度、資

4、源管理等問題。提出了分布式實(shí)時(shí)混合并發(fā)控制算法，綜合利用多版本并發(fā)控制與樂觀并發(fā)控制的無阻塞特性，能夠優(yōu)化分布式事務(wù)執(zhí)行的實(shí)時(shí)性。
　　(4)提出了高可用性網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信服務(wù)的層次結(jié)構(gòu)，通過冗余連接會(huì)話、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)自組織等多種機(jī)制和策略，提高了流程工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的可用性。設(shè)計(jì)了針對(duì)流程工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步機(jī)制，能夠有效處理網(wǎng)絡(luò)時(shí)延抖動(dòng)和服務(wù)器單點(diǎn)失效問題。同時(shí)，提出了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)加密保護(hù)方案和基于數(shù)字證書的用戶身份認(rèn)證機(jī)制，提升