实时协同编辑系统中同步与可靠性研究

论文摘要

实时图形协同编辑系统是计算机支持的协同工作技术（Computer Supported Cooperative Work,CSCW）的典型群件系统,它允许多个地域分散的多个用户通过计算机网络并发的对同一共享文档进行浏览与编辑。为了支持自然、自由的协同编辑,系统通常采用全复制体系结构。研究与开发实时图形协同编辑系统的关键问题是节点状态同步以及系统的可靠性问题,这也是本文研究的主要内容。 首先围绕协同编辑系统的一致性模型,深入研究了操作意愿冲突、执行顺序冲突以及用户迟加入导致冲突的形成原因及表现形式。讨论了基于对象复制的并发控制算法,能够有效的处理对象几何属性冲突,维护用户的操作意愿:提出了基于延迟操作列表的延迟操作唤醒算法,保证延迟操作所依赖的操作在该节点都已经被执行的时候及时地执行该延迟操作,解决了执行顺序冲突问题;提出了一个改进的多“迟加入Server”策略,初始化迟加入节点的应用状态,解决了让“迟加入Client”可靠加入到协同会话的问题。 然后对系统可靠性维护方面也进行了深入的分析和研究,提出了一个面向容错服务的分布式备份可靠性模型DBRM（Distributed-Backup Reliable Model）。复制式结构下,服务器上维护的成员信息在每个协作节点上都存在,当服务器发生故障或崩溃时,由控制策略选定某个协作节点代替主服务器工作,保证在主服务器瘫痪时,系统仍能正常运行。 在论文的最后,介绍了实时图形协同编辑原型系统CoDraftPaint。作为一个实时协同编辑原型系统,CoDraftPaint系统实现了本文中提出的所有算法。并在局域网环境中对CoDraftPaint系统进行了分析和实验,模拟了应用中可能遇到的各种不同步的情况。分析实验的结果表明,本文提出的所有方案都是有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 插图索引
• 第一章 前言
• 1.1 计算机协同工作技术
• 1.2 分布环境下的协同编辑系统及其研究
• 1.3 同步性问题的提出
• 1.3.1 执行顺序冲突
• 1.3.2 操作意愿分离
• 1.3.3 迟加入状态同步
• 1.4 可靠性问题的提出
• 1.4.1 协作节点故障
• 1.4.2 服务器故障
• 1.5 本文的工作
• 第二章 同步冲突解决方案
• 2.1 常见的同步冲突解决策略
• 2.1.1 令牌机制
• 2.1.2 锁机制
• 2.1.3 操作转换机制
• 2.1.4 其他机制
• 2.2 系统一致性模型
• 2.3 操作意愿分离
• 2.3.1 几何冲突导致的意愿分离
• 2.3.2 非几何冲突导致的意愿分离
• 2.3.3 对不同对象操作导致的冲突
• 2.4 执行顺序冲突
• 2.4.1 逻辑时间
• 2.4.2 因果关系
• 2.4.3 全序关系
• 2.4.4 对象延时操作列表
• 2.4.5 基于DOL的延时操作唤醒算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 迟加入节点的状态同步
• 3.1 引言
• 3.2 迟加入
• 3.2.1 迟加入概念
• 3.2.2 新迟加入节点
• 3.2.3 重新加入节点
• 3.3 状态同步中的关键问题
• 3.4 迟加入算法
• 3.4.1 迟加入算法的要求
• 3.4.2 单“迟加入Server”算法
• 3.4.3 多“迟加入Server”算法
• 3.4.4 改进的多“迟加入Server”算法
• 3.4.5 进一步讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 实时协同编辑系统可靠性研究
• 4.1 引言
• 4.2 研究背景
• 4.3 研究目标
• 4.4 故障检测
• 4.5 节点可靠性
• 4.5.1 中央节点的可靠性
• 4.5.2 协作节点的可靠性
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统的设计与实现
• 5.1 CoDraftPaint系统简介
• 5.2 协同控制机制
• 5.2.1 会话管理
• 5.2.2 协同感知
• 5.3 图形协同编辑器
• 5.4 系统实现
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢