原生XML数据库的事务管理与并发控制的研究

论文摘要

随着Internet的快速发展,XML作为Internet上数据表示和数据交换的新标准,已经迅速贯穿于Internet应用的各个领域之中。然而,面对大量的xml文档,如何对它们进行存储、查询和分析变得越来越重要,这也就需要一个良好支持XML数据的数据库。为此,传统的数据库厂商纷纷提供各种支持XML数据的扩展和插件,同时,为XML数据管理量身打造的原生XML数据库系统也不断涌现。其中原生XML数据库在处理层次关系丰富、结构化程度不高的应用时具有独特的优势,在近几年得到了研究者的广泛关注。然而,从数据库的角度,现有的原生XML数据库产品还远非完善。对数据更新的支持不足一直是其最大的弱项之一,原生XML数据库系统中的XML事务处理及并发控制技术有待加强。目前关于XML事务处理与并发控制的研究尚处于起步阶段,缺乏一个成熟的事务模型。本文基于传统的事务管理理论,提出基于文档树和活动树实例的面向XML事务处理的数据模型,并定义了事务对XML文档树的操作集。本文还通过对传统恢复理论日志技术进行相应的扩展和改进,设计了非缓冲型逻辑和物理日志,并考虑XML的存储特性,初步设计了统一控制内存缓冲区与磁盘数据同步的检查点机制,以及备份机制。在XML数据库并发控制方面,本文从传统视图可串行性概念引申出了XML事务可串行性概念,并定义XML事务操作冲突和冲突检测方法。最后基于本文提出的XML事务模型、操作集与可串行化理论,提出一种基于导航的并发加锁协议机制(XL)以及锁模型,并验证在此锁协议机制下的调度是可串行化调度,在此基础上,对锁的申请、释放和升级过程,以及死锁的解决方法、事务的撤销方法等进行了阐述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 XML 技术产生的背景
• 1.2 XML 数据库的研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 2 原生XML 数据库
• 2.1 XML 技术概述
• 2.2 XML 数据管理
• 2.3 原生XML 数据库研究现状
• 2.3.1 原生XML 数据库的特点
• 2.3.2 国内外研究现状
• 3 XML 数据库事务模型
• 3.1 传统事务模型
• 3.1.1 事务
• 3.1.2 恢复理论
• 3.2 XML 文档访问模型
• 3.2.1 XML 文档操作接口XPath
• 3.2.2 XML 文档树数据模型
• 3.2.3 基于XPath 路径表达式的查询
• 3.3 XML 事务操作模型
• 3.3.1 XML 事务模型
• 3.3.2 XML 文档操作集
• 3.4 XML 恢复以及备份机制
• 3.4.1 日志技术的一般实现
• 3.4.2 日志技术的改进
• 3.4.3 检查点（checkpoint）技术
• 3.4.4 备份机制
• 4 XML 数据库并发控制研究
• 4.1 传统并发控制理论
• 4.1.1 可串行化调度
• 4.1.2 冲突可串行性
• 4.1.3 视图可串行性
• 4.1.4 两阶段封锁协议
• 4.2 XML 事务可串行性
• 4.2.1 XML 事务弱可串行性
• 4.2.2 XML 事务强可串行性
• 4.2.3 冲突检测
• 5 XML 并发控制机制
• 5.1 锁操作集
• 5.2 XL（XML LOCK）锁协议规则
• 5.2.1 锁协议规则
• 5.2.2 事务调度
• 5.3 可串行化分析
• 5.4 死锁与事务撤销
• 5.4.1 死锁
• 5.4.2 事务的撤销或中止
• 6 结论与未来工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录