基于日志恢复技术的内存数据库快速恢复模型的研究
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基于日志恢复技术的内存数据库快速恢复模型的研究
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摘要：内存数据库的恢复机制对整个系统的可靠性和性能有重要意义。文中在研究已有恢复技术的基础上，提出了“快速
恢复模型”。该模型依据快速日志驱动检查点算法、重载算法，以及模型架构上的支持，不仅能保证系统的可靠运行，同
时能在系统崩溃时提供快速、高效的恢复系统的手段。通过实验证明，该方法相对于其它回复算，能控制日志的产生数量
使得在系统崩溃并重新启动时，能以最快的速度恢复到系统崩溃前的最近一致点上。
关键字：内存数据库；日志恢复；检查点；重载
0. 引言
内存数据库因为其快速的数据访问能力，使其能比磁盘数据库(DRDB)更适合于需要快速响应和高事务
吞吐量的应用环境，对于那些需要在严格要求的时间段内完成事务请求的实时应用系统，和需要支持大数
据量并发访问的高性能事务处理平台来讲，内存数据库都是一个理想的选择[1]。但是由于所有操作都作
用于内存数据库的主拷贝上，数据库极易遭到操作系统和应用软件造成的破坏，因此MMDB的恢复技术十分
关键。日志（Logging）恢复是传统的MMDB恢复技术之一，它能满足当前MMDB系统对事务响应和快速系统
恢复的要求，但是在大量事务吞吐量情况下造成的日志暴增所带来很大问题，会对MMDB性能产生很大影响
本文提出一套优化的MMDB恢复处理技术，包括对MMDB系统恢复处理机制的架构设计，日志、检查点和
重载恢复时的相关策略与实现技术，并通过实验证明该技术的可行性。
1. MMDB恢复技术综述
事务处理系统中的恢复管理器负责维护数据库系统的一致性，无论是在系统崩溃或者事务失败的时候
为了能维护状态一致性，必须要在系统的正常运作中对各种数据库的状态变化做登记，通常有日志、检查
点等[2]。日志记录了所有数据库的修改动作，以及修改前后的数据库状态等。检查点将内存中MMDB系统
的主拷贝数据备份到AM中去，并能减少系统恢复时所需要读取的日志记录数量。同时，为了能够尽快恢复
事务处理同时又不影响系统的性能，系统重载(Reloading)程序需要将数据库镜象数据从AM载入到MM中，
并建立起数据库的最近的一致性状态。重载过程则是在系统或者介质失效导致内存中数据丢失时把AM中的
备份数据库重新装载到MM中，并根据日志记录将数据库恢复到最近的一致性状态点上。
2. 快速日志驱动检查点算法
目前使用的内存数据库恢复算法有非失真检查点算法，失真性检查点算法，日志驱动检查点算法。非
失真检查点算法会对被检查的记录、表、内存段、甚至整个数据库加锁，严重干扰了其他事务的正常进行
[3]。失真性检查点算法，虽然不需要对检查数据项加锁，但是要完成一个完成的检查点，仍然需要将内
存中整个数据库的脏数据页复制到磁盘上。日志驱动检查点算法的最大问题是在MMDB系统在事务吞吐量很
大的情况下，会产生出大量的日志记录，需要检查点程序频繁地根据日志记录修改磁盘上的数据库镜象
[4][5]。
针对这些检查点算法的不足，本文先提出快速日志驱动检查点算法，然后将提出新的MMDB系统恢复模
型——快速恢复模型。该模型的基本设计思想是，在不阻碍系统正常运行的情况下，控制日志的产生数量
结合快速日志驱动检查点算法动态更新系统的最新数据镜象，使得在系统崩溃并重新启动时，能以最快的
速度恢复到系统崩溃前的最近一致点上。
快速日志驱动检查点的基本思想是，检查点程序仍然由日志来驱动，根据读取到的日志项来更新数据
镜象上的内容，维持数据镜象与内存中数据库的基本同步。快速日志驱动检查点算法不同于以往日志驱动
检查点算法，克服了以往日志驱动检查点算法中日志数量可能过快增长的问题。快速日志驱动检查点算法
通过如下两个策略来解决日志数量过快增长的问题：日志产生规则、日志筛选算法。
2.1日志产生规则
传统日志驱动检查点算法的弱点是没有控制日志的产生数量，当MMDB系统有大吞吐量更新事务时，日
志数量剧增会严重影响检查点程序的性能。
快速日志驱动检查点算法中设立的日志产生规则是：系统中日志被分为全局日志和私有日志两类。系
统只维护全局Redo日志，而不维护Undo日志，由事务自身维护私有的Redo日志和Undo日志。在事务提交时
摘要：
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基于日志恢复技术的内存数据库快速恢复模型的研究姓名单位邮编摘要：内存数据库的恢复机制对整个系统的可靠性和性能有重要意义。文中在研究已有恢复技术的基础上，提出了“快速恢复模型”。该模型依据快速日志驱动检查点算法、重载算法，以及模型架构上的支持，不仅能保证系统的可靠运行，同时能在系统崩溃时提供快速、高效的恢复系统的手段。通过实验证明，该方法相对于其它回复算，能控制日志的产生数量使得在系统崩溃并重新启动时，能以最快的速度恢复到系统崩溃前的最近一致点上。关键字：内存数据库；日志恢复；检查点；重载0.引言内存数据库因为其快速的数据访问能力，使其能比磁盘数据库(DRDB)更适合于需要快速响应和高事务吞吐量...
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