论文摘要
移动数据库作为移动计算的一种典型应用,在学术界进行了广泛且深入的研究。移动数据库系统涉及到分布式计算技术、移动通讯技术、实时处理技术以及信息处理技术等多个学科领域,已受到这多个领域研究者的关注。数据一致性维护是移动数据库研究中的重要内容之一。本文从移动数据复制、移动事务处理模型与并发控制策略、数据广播与移动信息发布等方面对移动数据库系统中的数据一致性维护问题进行了研究。为了便于对各章节中涉及到的移动数据库分层复制模型、断接环境下乐观并发控制策略、广播环境下数据传播等不同一致性维护方法进行讨论,基于C++SIM设计了一个统一的并发控制仿真平台及性能评价参数指标。根据各种推荐的统一指标,可以更好地对各种模型和算法进行比较。数据复制是移动数据库的关键问题,要求保证数据副本多次复制后仍然能在移动环境下保持一致性,数据复制必须给出移动数据库的数据分布模型和事务处理规范。然而,随着移动设备硬件和无线通信技术的发展,移动计算的体系结构特点发生了变化。这使得传统的基于旧体系结构特点假设的移动数据库模型不再适用当前环境。本文对适合当前通讯技术和硬件水平的新的移动数据库体系结构展开研究,新体系结构中移动终端不再作为个体与固定网络进行交互而是形成Ad Hoc网络进行协同计算。针对新移动计算体系结构的特点,将经典的两级复制机制进行扩展,提出EMANET中事务级分层复制模型以及数据一致性维护方法,并与传统复制模型进行了分析与对比。并发控制（CC）作为事务处理的核心机制,要确保事务处理的数据一致性。事务的并发策略可分为两类：悲观并发控制协议（PCCP）和乐观并发控制协议（OCCP）。在移动计算环境下,终端用户的信息操作多为数据查询,按照移动数据库中数据读写访问规则,符合OCCP的使用条件,因为OCCP适用于读多写少冲突较小的事务处理,OCCP的小概率写确保了移动事务数据一致的快速收敛性；另一方面,移动计算环境存在频繁和不可预期的断接性,如果采用基于锁的PCCP,浪费大量识别和检验冲突的时间,将增加移动客户端和数据库服务器额外的通信量,实时事务的时间期限更加得不到保证。因此,在断接环境下OCCP比PCCP更加适用于移动计算环境。通过改进的时间戳与读写时间点方式,对OCCP类中的典型协议BOCC读写冲突操作和写写冲突操作进行了优化,提出了改进后的BOCC-RW验证协议,对其正确性进行证明,仿真验证BOCC-RW协议在保证数据强一致性的前提下,具有更高的事务吞吐量和更低的事务夭折率。数据广播技术根据用户对数据的访问频度,把服务器数据划分为冷热数据,针对移动计算环境中移动终端与服务器间网络带宽的不对称的特点,把被频繁访问的热点数据按照一定的策略组织起来,由服务器周期性地广播到所在Cell中,供移动客户端自由存取。数据广播最吸引人之处在于广播的开销与所在Cell中MH的数量没有任何关系,并且数据广播的数据发送模式又可解决数据断接问题。同时更有利于维护数据的及时性和有效性。本文改进了现有的UFO算法：在UT事务频繁发生的广播环境下,在服务器端采用SBS调度,在客户端采用CRS算法,使得MH不需要因为BT的重启而等待。得到更适合只读客户端访问的广播调度算法,仿真验证表明：在同样的数据致性条件下,新的算法在访问时间、事务吞吐量以及事务夭折率方面的指标要显著好于UFO广播调度算法。