6章分布式數(shù)據(jù)庫中的可靠性-資料下載頁
2025-08-04 08:22本頁面
【正文】 – 任何程序能夠在任一站點設(shè)置一個“看守” , 當(dāng)該站點變化狀態(tài)時它就收到一個中斷 ? 分割時 , 狀態(tài)表和一致視圖的意義 – 站點只認為那些能和它通信的站點是工作的 – 一致視圖的數(shù)目與分離的站點組數(shù)目一樣多 決定網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài) 5 不一致性檢測和解決方法 ? 監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài) – 決定一站點是否工作時向它請求一個報文 , 然后等待到超時 ? 控制站點 (請求站點 ) ? 受控站點 – 在一廣義監(jiān)視算法中，受控站點周期性地發(fā)送Iamup（我在工作）報文 決定網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài) 5 不一致性檢測和解決方法 網(wǎng)絡(luò) 站點 K3 UP 站點 K2 DOWN 站點 K1 站點 K UP DOWN (狀態(tài) ) 網(wǎng)絡(luò)上站點的狀態(tài) 站點 K控制站點 K3, 即它檢查來自 K3的 Iamup報文是否到達， 站點 K負責(zé)發(fā)現(xiàn)站點 K1和 K2從不工作到工作的恢復(fù)， 上圖中 K1和 K2不一定是有故障 , 它們可能在分割的另一組中， 圖反映了站點 K和 K3的網(wǎng)絡(luò)視圖 ? 廣播新的狀態(tài) – 監(jiān)視功能每次檢測出一個狀態(tài)變化 , 就激活此廣播功能 – 此功能的目的是廣播新的狀態(tài)表，使同一組的全部站點具有相同的狀態(tài)表 – 此功能可由若干站點并行激活 , 需要某種機構(gòu)來控制沖突 ? 狀態(tài)表的每個新的版本附加一全局唯一的時間戳 ? 在 Iamup報文中包含當(dāng)前狀態(tài)表的版本號 – 啟動新狀態(tài)表廣播的站點首先執(zhí)行一次同步以獲得一時間戳，然后發(fā)送狀態(tài)表給已回答的所有站點 決定網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài) 5 不一致性檢測和解決方法 ? 需求 – 處理故障的策略有可能犧牲正確性來提高可用性，因此接受了不一致性的風(fēng)險 – 在這種情況下，監(jiān)測這些不一致性，并盡可能地加以解決是很有用的 ? 概念 – 需要首先發(fā)現(xiàn)哪些數(shù)據(jù)部分已經(jīng)不一致（ 不一致性檢測 ） – 然后根據(jù)發(fā)生的情況，給這些部分賦予一個最合理的值（ 不一致性的解法 ） 不一致性的檢測和解決方法概念 5 不一致性檢測和解決方法 ? 提出問題 – 假設(shè)網(wǎng)絡(luò)分割期間 , 在兩個或多個站點組中已執(zhí)行了若干事務(wù) , 可能對同一數(shù)據(jù)片斷的不同副本進行了獨立更新 ? 檢測方法 – 一種比較自然的方法 ? 比較各副本的內(nèi)容 , 檢查其是否相同，但是這種方法不僅效率低，一般也是不正確的。 不一致性的檢測 5 不一致性檢測和解決方法 ? 檢測方法 – 采用版本號 ? 允許對數(shù)據(jù)項操作的站點的副本是主副本 , 其它是孤立或隔離的副本 ? 正常工作期間 , 全部副本都是主副本 , 并且互相一致 , 每份副本維持一個原版號和一個當(dāng)前版本號 ? 網(wǎng)絡(luò)分割時 , 每個孤立副本的原版本號被置為當(dāng)前版本號值 , 并且 , 直到分割修復(fù)為止 , 此原版號不會改變 不一致性的檢測 5 不一致性檢測和解決方法 ? 例子 – 已知前提 ? 數(shù)據(jù)項 x的副本 x1, x2, x3 存儲在三個不同站點 ? V1, V2, V3分別是 x1, x2, x3的版本號 – 初始時 , 三份副本一致 , 所以有 : ? V1=(0, 2)， V2 =(0, 2)， V3=(0, 2)，假設(shè)經(jīng)過了兩次更新 ? （原版本號，當(dāng)前版本號） – 發(fā)生一次分割 , 把 x3從其它兩個副本分開 , 多數(shù)法選擇 x2和 x1為主副本 , 版本號變?yōu)? ? V1=(0, 2)， V2 =(0, 2)， V3=(2, 2) – 網(wǎng)絡(luò)分割期間 , 假設(shè)只更新主副本 , 版本號為 ? V1=(0, 3)， V2 =(0, 3) ， V3=(2, 2) ? 修復(fù)后 , 可以看出 x3未曾修改 不一致性的檢測 5 不一致性檢測和解決方法 – 假設(shè)分割時 , 只更新 x3, 版本號為 ? V1=(0, 2) V2 =(0, 2) V3=(2, 3) ? 此時若沒有其它孤立副本 , 則可以用 x3的更新施加到主副本 , ? 但若還有 x4， V4=(2,3)， 則即使 x3與 x4版本號相同也不能說其是一致的 – 若主副本與孤立副本都更新過 , 版本號為 ? V1=(0, 3) V2 =(0, 3) V3=(2, 3) ? 那么，此孤立副本的原版本號和當(dāng)前版本號是不同的，而且此孤立副本的原版本號也與主副本的當(dāng)前版本號不同 不一致性的檢測 5 不一致性檢測和解決方法 ? 網(wǎng)絡(luò)分割已修復(fù)和不一致性已檢測出來后，必須給同一數(shù)據(jù)項的全部拷貝賦予一共同的值，不一致性解法的問題是如何決定這個值 ? 不一致的解決辦法與應(yīng)用相關(guān) – 航空訂票系統(tǒng) ? 暫停訂票 , 收集旅客請求 , 網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后再集中訂票 ? 賦予各訂票點的訂票數(shù)小于總數(shù) 不一致性的解決方法 5 不一致性檢測和解決方法 ? 在分布式數(shù)據(jù)庫中，冷啟動是比較罕見的 ? 一般來說，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的一個站點丟失了運行記錄信息之后，就要求冷啟動 ? 分布式數(shù)據(jù)庫冷啟動中 , 一個站點要建立一早期狀態(tài) , 那么所有其它站點也必須建立起與該站點一致的早期狀態(tài) , 這意味著此恢復(fù)過程本質(zhì)上是全局的 , 要影響到數(shù)據(jù)庫的全部站點 , 雖然引起冷啟動的故障一般講是本地的 . ? 以前的一致性狀態(tài)是由檢查點來標志的 檢查點和冷啟動 5 不一致性檢測和解決方法 ? 一致的全局狀態(tài) C的兩個特征 – 對于每個事務(wù) T, C包含了 T在任何站點的全部事務(wù)所執(zhí)行的更新 , 或者它不包含它們中的任何一個。 – 如果一事務(wù) T被包含在 C中 , 則按串行化次序 , 在 T前面的全部沖突事務(wù)也包含在 C中 ? 重構(gòu)全局一致狀態(tài)的最簡單辦法是使用 – 本地轉(zhuǎn)儲 – 本地的運行紀錄 – 全局的檢查點 檢查點和冷啟動 5 不一致性檢測和解決方法 ? 如果有全局檢查點 , 則重構(gòu)就相對容易 . – 首先在故障站點處決定認為是安全的最近的一個本地檢查點 ,這就確定了必須重構(gòu)的較早的全局狀態(tài) – 然后請求所有其它站點重新建立相對應(yīng)的本地檢查點的本地狀態(tài) ? 存在的問題 – 只有一個站點把一“寫檢查點”報文廣播給所有其它站點是不夠的 , 因為可能出現(xiàn)如下頁圖所述的情況 檢查點和冷啟動 5 不一致性檢測和解決方法 站點 1 站點 2 站點 3 C1 時間 T2 C2 C3 T3 R C 其中： T2和 T3是事務(wù) T的子事務(wù)， T3是兩階段提交的協(xié)調(diào)者。 C C2和 C3 是本地檢查點 (從站點 1開始 ) 寫檢查點報文 兩階段提交的報文 (R=READY,C=COMMIT) 全局檢查點的同步問題 ? 避免上述問題的簡單辦法是 , 要求在每個站點記錄其本地檢查點之前 , 使所有站點變成不活躍的 . ? 全部站點必須同時停留在不活躍狀態(tài) , 需要進行協(xié)調(diào) , 使用與 2PC類似的協(xié)議 – 由一協(xié)調(diào)者把“預(yù)備檢查點”廣播給所有站點 – 每個站點就終結(jié)了的事務(wù)的執(zhí)行然后回答 Ready – 于是該協(xié)調(diào)者再廣播“執(zhí)行檢查點” 檢查點和冷啟動 5 不一致性檢測和解決方法 ? 更高效的方法有： – 松散同步檢查點：由一個協(xié)調(diào)者來要求所有站點記錄一全局檢查點 , 但是它們可在一較大的時間間隔內(nèi)自由地執(zhí)行之 , 保證同一事務(wù)的全部子事務(wù)都包含在相應(yīng)于同一全局檢查點的本地檢查點的責(zé)任交事務(wù)管理器承擔(dān) – 為了完全避免建立全局檢查點，讓恢復(fù)過程在冷啟動時承擔(dān)重構(gòu)一致的全局狀態(tài)的任務(wù)。每個站點獨立于其它站點記錄其本地檢查點 , 所以建立一致全局狀態(tài)由冷啟動過程實現(xiàn) – 改進 2PC, 使屬于兩個分布事務(wù) T和 T’的所有子事務(wù)的檢查點在執(zhí)行這兩個事務(wù)的所有站點中都以同樣的次序記錄 檢查點和冷啟動 5 不一致性檢測和解決方法 總 結(jié) ?分布式數(shù)據(jù)庫可靠性的概念 ?分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障原因和容錯技術(shù) ?分布式數(shù)據(jù)庫的可靠性協(xié)議 ?網(wǎng)絡(luò)分割與提交協(xié)議 ?不一致性的檢測和解決方法
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