摘 要 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的不斷發(fā)展使得該系統(tǒng)的負(fù)載自適應(yīng)受到很多人的關(guān)注，負(fù)載自適應(yīng)主要是進(jìn)行負(fù)載過(guò)濾和控制調(diào)用所有資源滿足其性能上的需求，自動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)框架用以完成這個(gè)過(guò)程。文中介紹了基于交易型負(fù)載自適應(yīng)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了合理的查詢調(diào)度器。

【關(guān)鍵詞】負(fù)載自適應(yīng) 自治數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)載管理框架 交易型負(fù)載

1 引言

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)就是保證系統(tǒng)負(fù)載的服務(wù)水平。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)水平主要包括性能和重要性，性能指的是負(fù)載提供服務(wù)的能力，例如響應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的平均時(shí)間，數(shù)據(jù)吞吐量等。重要性是指負(fù)載對(duì)于客戶的重要性，當(dāng)資源不夠時(shí)，重要性決定企業(yè)客戶占有負(fù)載資源的多少。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得負(fù)載變的多樣化，負(fù)載的動(dòng)態(tài)性和多樣性決定數(shù)據(jù)庫(kù)資源管理的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)庫(kù)要能夠分辨負(fù)載的狀態(tài)，并且根據(jù)負(fù)載的實(shí)時(shí)狀態(tài)分配系統(tǒng)資源，這就給負(fù)載的管理帶來(lái)巨大的難題，負(fù)載自適應(yīng)管理就是根據(jù)這個(gè)問(wèn)題提出來(lái)的，自治數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)載管理框架是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)載自適應(yīng)框架，該框架由探測(cè)過(guò)程和控制過(guò)程兩個(gè)過(guò)程，特征化功能，性能建模，控制，監(jiān)測(cè)四個(gè)功能組成，探測(cè)過(guò)程就是根據(jù)負(fù)載的實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，并進(jìn)行識(shí)別?？刂七^(guò)程則根據(jù)探測(cè)過(guò)程利用系統(tǒng)資源控制負(fù)載性能。特征化功能目的是識(shí)別負(fù)載的特征，性能建模功能主要是建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)，控制功能負(fù)載合理化負(fù)載控制，監(jiān)測(cè)功能負(fù)載獲取系統(tǒng)資源利用率，然后將信息傳遞給系統(tǒng)。而對(duì)于自治數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)載管理框架，終端型，批處理型，交易型負(fù)載各不相同，終端型，批處理型負(fù)載的用戶數(shù)量恒定，交易型負(fù)載的用戶數(shù)量是不恒定的，因此交易型負(fù)載比終端型負(fù)載和批處理負(fù)載的處理難度都高，而處理復(fù)雜多變的交易型負(fù)載需要適合的基于開放型排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的查詢調(diào)度器。通過(guò)重新設(shè)計(jì)的查詢調(diào)度器有效分析和預(yù)測(cè)負(fù)載性能。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)交易型負(fù)載的自適應(yīng)管理現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)庫(kù)影響系統(tǒng)性能的主要是關(guān)鍵資源的分配，調(diào)節(jié)參數(shù)可以分配負(fù)載一些資源，而如果要進(jìn)行交易型負(fù)載的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的自適應(yīng)管理，可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型在交易型負(fù)載下，分析和處理關(guān)鍵資源對(duì)系統(tǒng)資源的影響，而排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的分析數(shù)據(jù)庫(kù)的控制，主要由四種服務(wù)隊(duì)列和三個(gè)中心組成，這三個(gè)中心包括內(nèi)存處理器，輸入輸出中心和一個(gè)緩沖中心，緩沖中心的目的就是緩沖數(shù)據(jù)描述帶來(lái)的沖突。排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)性能模型可以利用恢復(fù)系統(tǒng)恢復(fù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，恢復(fù)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)性能也是有巨大影響的，恢復(fù)數(shù)據(jù)建模即是對(duì)恢復(fù)日志的輸入輸出操作。而目前的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型只能用于描述內(nèi)存處理，輸入輸出，因此很多學(xué)者擴(kuò)展了該模型，建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的排隊(duì)模型，用于系統(tǒng)容量分析；建立閉合的排隊(duì)模型，改善了基于交易成本的數(shù)據(jù)庫(kù)性能。

3 查詢調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)方案

3.1 查詢調(diào)度器的結(jié)構(gòu)

查詢調(diào)度器是自治數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)載管理框架的原形實(shí)現(xiàn)，監(jiān)視器負(fù)責(zé)跟蹤客戶查詢行為的到來(lái)，系統(tǒng)自動(dòng)截取客戶查詢信息，將查詢信息傳遞給分類器和調(diào)度計(jì)劃器，分類器負(fù)責(zé)將來(lái)源信息分類處理和發(fā)送，而調(diào)度計(jì)劃器負(fù)責(zé)將查詢隊(duì)列分類處理和調(diào)度。性能預(yù)測(cè)子系統(tǒng)以內(nèi)置的特定模型預(yù)測(cè)交易型負(fù)載的性能，調(diào)度計(jì)劃器會(huì)利用算法計(jì)算出最優(yōu)的解決方案，該方案要滿足性能服務(wù)水平。

分類器負(fù)載分類查詢，依據(jù)就是查詢信息，客戶的查詢方式主要是關(guān)鍵詞搜索，這就是分類器的憑據(jù)。

3.2 性能模型

性能模型主要利用開放網(wǎng)絡(luò)模型，適用于交易類負(fù)載，負(fù)載強(qiáng)度用到達(dá)速率表示，用戶數(shù)的隨機(jī)變化，查詢行為的時(shí)間間隔等都是與閉合排隊(duì)模型不同。負(fù)載性能采用查詢速度和響應(yīng)時(shí)間描述，簡(jiǎn)單流用于描述客戶到達(dá)的隨機(jī)過(guò)程，服從Poisson分布。如公式（1），公式（2）所示，建立性能模型。?k?1是評(píng)價(jià)服務(wù)速率， Rk是平均響應(yīng)時(shí)間，Ck是類成本配額，Wk是等待時(shí)間，Vk是執(zhí)行速率，這樣就可以控制給定區(qū)間內(nèi)的性能。

Rk = （1）

Vk =1? = 1? （2）

3.3 負(fù)載控制

負(fù)載控制主要由調(diào)度計(jì)劃器完成和性能預(yù)測(cè)器協(xié)作完成，調(diào)度計(jì)劃器能夠確定最優(yōu)調(diào)度方法，用利用分配器完成后續(xù)動(dòng)作。利用性能模型，能夠得到目標(biāo)函數(shù)，然后利用非線性規(guī)劃方法求得目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。

3.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)查詢調(diào)度器和數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接，服務(wù)器就要一直開啟監(jiān)聽模式，監(jiān)控客戶端的客戶請(qǐng)求，系統(tǒng)的查詢，分類器和調(diào)度計(jì)劃器。監(jiān)視器就是介于查詢調(diào)度器和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，完成這些監(jiān)測(cè)任務(wù)。

3.5 實(shí)現(xiàn)方案

監(jiān)視器主要完成兩個(gè)算法任務(wù)，收集查詢信息，分配給分類器和調(diào)度計(jì)劃器，資源分配結(jié)束后釋放監(jiān)聽操作。分類器的算法實(shí)現(xiàn)目的是取得查詢信息和識(shí)別負(fù)載信息，如果負(fù)載類型是交易型負(fù)載，則把查詢加入隊(duì)列0，否則加入1。性能預(yù)測(cè)算法主要取得平均到達(dá)速率和評(píng)價(jià)服務(wù)速率。返回區(qū)間內(nèi)的執(zhí)行速率。調(diào)度計(jì)劃器的目的產(chǎn)生成本分配方案，獲取配額表。其中要設(shè)計(jì)性能的最優(yōu)化計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)配額表的資源分配技術(shù)，利用time類實(shí)現(xiàn)定時(shí)技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

交易型負(fù)載具有不同于批處理負(fù)載和終端型負(fù)載，需要采用新的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)計(jì)性能預(yù)測(cè)器，才能應(yīng)用于基于交易型負(fù)載自適應(yīng)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。文中介紹了基于交易型負(fù)載自適應(yīng)管理現(xiàn)狀，并分析了查詢調(diào)度器的結(jié)構(gòu)，性能模型，負(fù)載控制，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)方案。以期能夠增加數(shù)據(jù)庫(kù)交易型負(fù)載的自適應(yīng)管理能力。

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作者簡(jiǎn)介

王迎敏（1982-），女，山西省運(yùn)城市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為太原學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系助教。主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載管理。

作者單位

太原學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 山西省太原市 030032