轨道交通票务清分处理中内存桶模型的设计与实现

轨道交通票务清分处理中内存桶模型的设计与实现

论文摘要

为了缓解交通压力,目前我国各大城市轨道交通建设正在以惊人的速度迅猛发展中。 城市轨道交通路网的建设过程中会涉及到不同的投资方、建设方和运营方,而且,随着路网规模的不断扩大,线路交叉而形成的跨越不同运营线路的乘车情况也会随之出现。因此,需要清分系统把运营过程中涉及到的所有票务收益合理、及时、准确地划拨给相关运营商。 在轨道交通清分系统中,如何对清分过程中的海量交易数据进行有效处理是一个难题,其关键的问题是I/O负载问题。在传统的处理方式中,采用了集中处理方式,实时保存清分结果数据,极大地增加了系统的I/O负载和处理所需时间。随着每日票务数据量不断上升,而系统的承载能力有限,若不采取有效的解决方案,结果将是灾难性的。为此,本文提出了内存优化的处理方式,其技术思路是通过内存暂存原始交易数据和清分结果数据,并在内存中保存所有数据的统计信息,从而减少系统的I/O负载,加快处理速度。 为了实现内存优化处理,本文设计并实现了一种内存桶模型。该模型为每一家参与清分的运营公司在内存中开辟一个内存桶,把每一笔原始交易数据的清分结果数据先存放到对应公司的内存桶中,在达到指定数量之后一次性写入数据表。模型中采用多个子进程实现各个功能模块,使用UNIX/Linux操作系统进程间通信的共享内存和信号量机制协调各个子进程对内存桶的访问,使用Oracle Pro*C/C++在程序中实现嵌入式SQL,完成对数据库的操作。 采用内存优化以后,由于部分清分结果数据在内存中,而另一部分数据已写入数据库。一旦系统崩溃,将会发生数据不一致的现象,因此需要采用一定的恢复策略对系统进行恢复,否则内存优化处理方式无法实际应用。 由于目前清分系统中使用的灾难恢复策略尚不能很好地满足需求,本文提出了一种快速恢复策略,实现了数据的快速自动恢复。使用快速恢复策略能有效地减少恢复的工作量,从而缩短了系统恢复所需要的时间。 本文通过实验,对内存桶模型的实际性能与传统方式作了比较。结果表明:该模型能有效地减少I/O操作,并大大地缩短了清分所需的时间。文中还通过实验,研究了内存桶的容量参数和定时存储超时时间参数的设置对模型性能的影响,并给出了实验中获得的较佳参数值,分析了参数选择的原则,供实际参考。

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 我国城市轨道交通的发展现状
  • 1.2 轨道交通清分系统简介
  • 1.3 目前清分系统中的技术难题
  • 1.4 本文的主要内容
  • 1.5 本文的组织结构
  • 第二章 Oracle嵌入式SQL开发技术
  • 2.1 嵌入式SQL
  • *C/C++嵌入式SQL应用程序开发环境'>2.2 Pro*C/C++嵌入式SQL应用程序开发环境
  • *C/C++预编译器的特性'>2.3 Pro*C/C++预编译器的特性
  • *C/C++应用程序'>2.4 Pro*C/C++应用程序
  • *C/C++程序概述'>2.4.1 Pro*C/C++程序概述
  • *C/C++程序结构'>2.4.2 Pro*C/C++程序结构
  • *C/C++应用程序首部'>2.4.3 Pro*C/C++应用程序首部
  • *C/C++应用程序体'>2.4.4 Pro*C/C++应用程序体
  • 第三章 UNIX/Linux操作系统的IPC技术
  • 3.1 UNIX/Linux下进程的概述
  • 3.2 UNIX/Linux进程间通信技术概述
  • 3.3 系统V进程间通信
  • 3.3.1 标识符和关键字
  • 3.3.2 许可权结构
  • 3.3.3 消息队列
  • 3.3.4 信号量
  • 3.3.5 共享内存
  • 3.4 IPC技术小结
  • 第四章 轨道交通票务清分系统中内存桶模型的设计
  • 4.1 清分系统实时处理中存在的问题
  • 4.2 传统处理方式中的I/O分析
  • 4.3 内存优化处理的思路和流程
  • 4.3.1 技术思路
  • 4.3.2 内存优化处理中的I/O流程
  • 4.3.3 安全性问题
  • 4.4 构建内存桶模型进行内存优化的总体设计
  • 4.4.1 系统环境与设计方案概述
  • 4.4.2 传统清分处理中的存储分析
  • 4.4.3 使用共享内存和信号量机制构建内存桶模型
  • 4.5 内存桶模型的灾难恢复策略
  • 4.5.1 目前实际系统中的灾难恢复策略
  • 4.5.2 快速恢复策略
  • 4.6 模型设计小结
  • 第五章 内存桶模型的实现技术
  • 5.1 内存桶模型的主体结构
  • 5.2 内存桶模型的主进程
  • 5.3 原始数据处理子进程
  • 5.4 数据入桶子进程
  • 5.5 数据出桶子进程
  • 5.6 定时存储子进程
  • 5.7 恢复子进程
  • 5.8 模型实现小结
  • 第六章 内存桶模型参数选择与系统性能的分析
  • 6.1 实验环境
  • 6.2 处理时间性能实验
  • 6.3 模型I/O性能实验分析
  • 6.4 灾难恢复实验
  • 6.4.1 内存桶容量参数选择与灾难恢复
  • 6.4.2 定时存储的超时时间设置与灾难恢复
  • 6.5 实验结论
  • 第七章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
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