FI101908B - Vikasietoinen muutostenjakomenetelmä hajautetussa tietokantajärjestelm ässä - Google Patents

Description

101908

Vikasietoinen muutostenjakomenetelmä hajautetussa tietokantajärjestelmässä

Keksinnön kohteena on vikasietoinen muutostenjako-5 menetelmä hajautetussa tietokantajärjestelmässä, joka käsittää ainakin kaksi erillistä, keskenään kommunikoivaa tietokantaa, joiden tallentamista tiedoista ainakin osan tulisi olla sisällöltään yhtäläiset eri tietokannoissa.

Hajautetulla tietokantajärjestelmällä tarkoitetaan 10 tyypillisesti järjestelmää, jossa on kaksi tai useampia erillisiä keskenään kommunikoivia tietokantoja, joiden tallentamasta tiedosta ainakin osa on keskenään samanlaista kahdessa tai useammassa tietokannassa. Tämän vuoksi muutettaessa yhteistä tietoa jossakin näistä tietokannois-15 ta sama muutos täytyy suorittaa myös kaikissa muissa saman tiedon sisältävissä tietokannoissa, jotta säilytetään vaadittu yhtenäisyys eri tietokantojen välillä. Normaali-olosuhteissa tietokanta, jossa tiettyä tietoa on muutettu ensimmäisenä, yksinkertaisesti vain välittää muutoksen 20 muihin tietokantoihin tietokantojen välisten yhteyksien kautta. Ongelmia kuitenkin syntyy silloin, kun joko tietokannoissa tai tietokantojen välisissä yhteyksissä esiintyvät viat estävät muutoksen välittämisen kaikkiin tai osaan • tietokannoista.

25 Perinteisesti tämä ongelma on ratkaistu tallenta malla muutokset tietokannoissa erityispuskureihin, kunnes ne on välitetty. Tällä menetelmällä on kuitenkin vakavia epäkohtia: 1) erilliset puskurit voivat vaatia paljon ylimääräistä muistia, 2) puskureiden päivittäminen vaatii 30 ylimääräisiä tietokoneresursseja, ja 3) puskureissa voi tapahtua ylivuotoja. Jos puskurissa tapahtuu ylivuoto, menetetään aina hieman tietoja ja tätä kautta tiedon oikeellisuutta. Ylivuotoja estävät menetelmät ja ylivuodoista toipumiseen käytettävät menetelmät ovat monimutkaisia 35 ja usein käytännön sovellutuksissa täytyy tehdä kompromis- 2 101908 seja.

Keksinnön päämääränä on sellainen vikasietoinen muutostenhakumenetelmä hajautettua tietokantajärjestelmää varten, joka ratkaisee edellä esitetyt ongelmat ja joilla 5 on myös muita etuja.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä vikasietoisella muutostenhakumenetelmällä, jossa varustetaan tietokantojen muutettavissa olevat tietoalkiot tilakentillä, 10 tietoalkion lisäämisen, poistamisen tai tietoalkion sisällön muuttamisen jälkeen asetetaan tietoalkion tila-kenttä tilaan, joka ilmoittaa että muutos tulisi lähettää toiselle tietokannalle, lähetetään muutos toiselle tietokannalle, 15 odotetaan toiselta tietokannalta kuittausta muutok sen vastaanottamisesta, ja kuittauksen vastaanottamisen jälkeen asetetaan muutetun tietoalkion tilakenttä tilaan, joka ilmoittaa että muutos on lähetetty.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän perusajatuksena on lisätä tilainformaatiokenttä jokaiseen tietoalkioon hajautetussa tietokantajärjestelmässä sen sijaan että käytettäisiin erillisiä puskureita muutoksien tallentamiseksi. Tilainformaatiokenttä ilmoittaa kuinka pitkälle tieto-25 alkion/muutoksen jako on edennyt hajautetussa tietokantajärjestelmässä. Keksinnössä muutetun tietoalkion/muutoksen jakoa hajautetussa tietokannassa kontrolloidaan kuittaus-sanomilla. Jako/lähetys toistetaan jaksollisesta kunnes se onnistuu.

30 Keksinnön mukainen menetelmä tarvitsee ainoastaan vähän lisämuistia eikä ylivuoto-ongelmia esiinny, koska "puskurina" toimii alkuperäinen tiedosto, jossa tietoalkioilla vain on erilaisia tiloja. Lisäksi menetelmä mahdollistaa jo tapahtuneen tietoalkion poiston peruuttamisen 35 helposti, koska tietoalkiota ei tarvitse poistaa fyysises- 3 101908 ti vaan sen sijaan ainoastaan merkitä tilainformaatio-kenttä ilmoittamaan, että tämä tietoalkio on poistettu. Tämä tarjoaa myös mahdollisuuden poistaa loogisesti toisiinsa liittyviä tietoalkioita kontrolloidulla tavalla.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti hyvin suuren tietokannan suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kompaktia lähetyslistaa, jota käytetään niiden tietoalkioiden löytämiseksi nopeasti, joiden lähetys/jako ei ole vielä onnistunut. Lähetyslistan tarkoituksena on tehdä 10 tarpeettomaksi suurten tiedostojen läpikäyminen edellä mainittujen tietoalkioiden löytämiseksi. Lähetyslistoja käytettäessä voi tapahtua samanlaisia ylivuotoja kuin erillisissä puskureissa, mutta tällaisissa tapauksissa lähetyslistan käyttö voidaan helposti estää kunnes se voi-15 daan ottaa jälleen käyttöön. Lähetyslistan ollessa poissa käytöstä lähetettäviä tietoalkioita etsitään suoraan tiedostosta tutkimalla tietoalkioiden tilainformaatiokenttiä.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin suoritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen kuvioon, 20 joka esittää periaatteellisen lohkokaavion eräälle radiojärjestelmälle, joka sisältää keksinnön mukaista menetelmää soveltavan hajautetun tietokannan.

Keksintö on sovellettavissa missä tahansa hajautetussa tietokannassa, mutta seuraavassa sitä kuvataan käyt-25 täen esimerkkinä erästä matkapuhelinjärjestelmää. Yksinkertaisimmillaan radiopuhelinverkko on paikallisverkko, joka käsittää vain yhden matkapuhelinkeskuksen MX (paikalliskeskuksen) sekä sen alaisuudessa olevan tukiasemajärjestelmän, jossa voi useita tukiasemia BS1-BS3, 30 jotka palvelevat suurta joukkoa radiopuhelinta MS1-MS3. Esimerkiksi kuviossa kukin matkapuhelinkeskus MX1-MX6 voisi yksinään muodostaa paikallisverkon.

Edellistä laajempi verkkorakenne on järjestelmä-verkko, joka käsittää yhden järjestelmäkeskuksen SX ja 35 useita paikalliskeskusta MX1-MX6. Paikalliskeskukset MX on 4 101908 kytketty tähtimäisesti järjestelmäkeskukseen SX1-SX2 kiinteillä yhteyksillä 1, kuten kaapeleilla. Järjestelmäkeskus SX1-SX2 toimii keskussolmuna paikalliskeskusten MX1-MX6 välillä. Järjestelmäverkkoa käytetään tyypillisesti sil-5 loin, kun kapasiteettivaatimukset ylittävät paikallisverkon edellytykset. Järjestelmäverkon oletetaan kattavan yhden alueen, jossa radiopuhelimet voivat vaeltaa ja jossa koko alueella vaaditaan samat palvelut.

Laajennettu verkko puolestaan käsittää vaellustie-10 tokannan RIH ja useita siihen liitettyjä järjestelmä- tai paikallisverkkoja. Tyypillinen esimerkki tällaisesta on maanlaajuinen radioverkko. Vaellustietokanta RIH palvelee vain tilaajan sijainti-informaation tallennuspaikkana. Järjestelmäkeskukset SX on kytketty RIH:iin datayhteyksil-15 lä 2 ja puhelut järjestelmäkeskuksien välillä välitetään muita yhteyksiä 3 hyväksikäyttäen.

Radiopuhelinten MS rekisteröintien avulla radiojärjestelmä voi pitää rekisteriä radiopuhelintilaajien sijainnista, niin että puhelut voidaan välittää radiopuhe-20 lintilaajalle ilman että kutsuvan osapuolen tarvitsee tietää mihin tilaaja on sijoittunut.

Tilaajan sijainti-informaatio on jaettu RIH:n, SX:n ja MS:n kesken. RIH tietää mihin järjestelmäkeskukseen (SX) tilaaja on sijoittunut. Järjestelmäkeskus SX tietää 25 missä paikalliskeskuksessa MX tilaaja on. Lopuksi MX tietää millä rekisteröintialueella tilaaja on. Kun tilaaja vaihtaa rekisteröintialuetta paikalliskeskuksen sisällä, päivitetään ainoastaan rekisteröintialueinformaatiota paikalliskeskuksessa MX. Mutta kun tilaaja liikkuu rekiste-30 röintialueelle, joka kuuluu toiselle paikalliskeskukselle MX, myös järjestelmäkeskuksen SX sijainti-informaatio päivitetään ja aikaisempaa paikalliskeskusta MX informoidaan siitä, että tilaaja ei ole sen alueella, jolloin se poistaa tilaajan sijaintitiedostosta.

35 Tilaajatiedot on tallennettu järjestelmäkeskuksessa 5 101908 SX olevaan keskustietokantaan. Kun radiopuhelintilaaja rekisteröityy paikalliskeskukseen MX, tilaajatiedot kopioidaan järjestelmäkeskuksen SX tietokannasta paikalliskeskuksen MX tietokantaan. Kun radiopuhelin poistaa rekiste-5 röintinsä tai siirtyy toisen paikalliskeskuksen MX alueella, tilaajatiedot poistetaan aikaisemman paikalliskeskuksen MX tietokannasta.

Radiopuhelinjärjestelmässä tietokantojen sisältämät tiedot ovat ensisijaisesti tilaajatietoja ja niitä koskelo vat muutosoperaatiot voivat olla esimerkiksi tilaajan li-sääminen/poistaminen/muuntaminen, tilaajan rekisteröinti -nen/rekisteröinnin poistaminen MX:een, SX:een ja RlH:aan, jne. Tietokantojen sisältämissä tilaajatiedoissa kukin tietoalkio voidaan identifioida esim. tilaajatunnisteella 15 ja tiedon tyypillä.

Keksinnön mukaisesti tietokantajärjestelmän jokaiseen muutettavissa olevaan tietoalkioon liitetään tilain-formaatiokenttä, joka ilmoittaa kuinka pitkälle tätä tietoalkiota koskeva muutoksenjako on edennyt hajautetussa 20 tietokantajärjestelmässä. Tietoalkion lisäämisen, poista misen tai tietoalkion sisällön muuttamisen jälkeen asetetaan tietoalkion tilakenttä tilaan, joka ilmoittaa, että muutos tulisi lähettää toiselle tietokannalle. Kun muutos on lähetetty toiselle tietokannalle, odotetaan tältä tie-25 tokannalta kuittausta muutoksen vastaanottamisesta ja kuittauksen vastaanottamisen jälkeen asetetaan muutetun tietoalkion tilakenttä tilaan, joka ilmoittaa, että muutos on lähetetty. Lisäksi jaksollisesti tarkistetaan onko tietokannassa tietoalkioita, joita koskeviin muutoslähetyk-30 siin ei ole saatu kuittausta ja joiden osalta lähetys tulisi uusia. Muutos lähetetään kerta toisensa jälkeen uudelleen kunnes vastaanotetaan asianmukainen kuittaus.

Lisäksi jokainen muutettu tietoalkio ja lähetetty muutos varustetaan ikäleimalla, joka kertoo muutostapahtu-35 man suhteellisen iän, jolloin kahdesta tai useammasta sa- 6 101908 maan tietoalkioon kohdistuvasta muutoksesta valitaan päteväksi uusimmalla ikäleimalla varustettu muutos, ts. uusin tai viimeisin muutos. Myöskin jos samaa tietoalkiota muutetaan samassa tietokannassa useita kertoja niin nopeasti, 5 että kaikki muutokset saavat saman ikäleiman, täytyy huolehtia siitä, että viimeisin muutos lähetetään eteenpäin. Tällaiset muutokset erotetaan modifikaatiotunnisteella: samassa tietokannassa tiettyyn tietoalkioon tehdyt eri muutokset saavat aina yksilöllisen tunnisteen, jos niillä 10 on sama ikäleima. Yleisesti voidaan sanoa, että jokainen muutos, joka muuttaa tietoalkion tilakentän tilaa, identifioidaan tapahtumatyypillä, ikäleimalla sekä modifikaatio-tunnisteella .

Lähetettäviä muutoksia sisältävien tietoalkioiden 15 löytämiseksi joudutaan käymään läpi koko tietokannan tiedosto, mikä saattaa olla vaivalloista hyvin suurissa tietokannoissa. Tällaisissa hyvin suurissa tietokannoissa keksinnön mukaisen menetelmän suorituskykyä voidaan parantaa käyttämällä kompaktia lähetyslistaa tietoalkioista, 20 joilla on lähetettäviä muutoksia. Aina tietoalkion lisäämisen, poistamisen tai sisällön muuttamisen jälkeen lisätään tietoalkion tunniste lähetyslistaan ja vastaanotettaessa kuittaus lähetyksen kohteena olevasta tietokannasta poistetaan kuittausta vastaavan tietoalkion tunniste lähe-25 tyslistalta. Tällä tavoin voidaan koko tietokannan läpikäymisen sijasta tarkkailla ainoastaan tällaista suhteellisen lyhyttä lähetyslistaa. Lähetyslistaa käytettäessä voi esiintyä samanlaisia ylivuotoja kuin erillisiä puskureita käytettäessä, mutta näissä tapauksissa lähetyslistan 30 käyttö voidaan helposti väliaikaisesti estää kunnes se on jälleen otettavissa käyttöön. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa ylivuototapauksessa lähetyslistan käyttö estetään siihen asti kunnes kyseisessä tietokannassa ei löydy lähetettäviä muutoksia. Tällä välin käydään työlääm-35 mällä mutta varmemmalla tavalla läpi tietokannan kaikki 7 101908 tietoalkiot lähetettävien muutosten löytämiseksi.

Seuraavassa kuvataan esimerkkinä kuvioon viitaten kuinka järjestelmäkeskus SX lähettää muutetun tietoalkion paikalliskeskukselle MX. Kun tietoalkioon on tehty muutos, 5 SX tarkistaa tietoalkion tilan ja muutoksen tyypin ja lähettää tietoalkion MX:lie. Lisäksi SX kirjoittaa tilaaja-tunnisteen, jota koskeva tieto oli muutoksen kohteena, SX:n lähetyslistaan ja kasvattaa laskuria, joka kertoo niiden tilaajien lukumäärän, joita koskevat muutokset on 10 lähetetty MX:lie mutta joita ei ole vielä kuitattu. Tässä tapauksessa lähetyslista on vieläkin kompaktimpi, koska yhdellä tilaajatunnisteella lähetyslistalla voidaan osoittaa kaikkia kyseisellä tilaajatunnisteella varustettuja tietoalkioita tietokannassa. Tietyin aikavälein SX tarkis-15 taa lähetyslistan laskurista onko lähetyslistalla muutoksia, joita ei ole vielä kuitattu. Jos tällaisia muutoksia on, se ottaa tilaajanumeron lähetyslistalta, etsii kaikki tätä tilaajaa koskevat muutokset ja lähettää nämä tiedot oikealle MX:lie. Jos lähetyslistalla tapahtuu ylivuoto, 20 tilaajien määrää seurataan laskurilla ja tiedot luetaan suoraan tietokannan tiedostoista. Lähetyslistaa ei käytetä uudelleen ennenkuin tietokannassa ei ole jäljellä mitään MX:lie lähetettävää. Tietyn muutetun tietoalkion lähettäminen MX:lie lopetetaan joko sen seurauksena, että SX vas-25 taanottaa kuittauksen MX:Itä tai SX havaitsee, että MX:ssä on tehty uudempi muutos, joka mitätöi SX:ssä tehdyn vanhemman muutoksen. Tällöin SX asettaa tämän tietoalkion tilan ilmoittamaan, että MX:lie ei tarvitse lähettää. Jos tiettyä tilaajatunnistetta koskevia tietoalkioita ei enää 30 tarvitse lähettää se poistetaan lähetyslistalta ja lähetyslistan laskuria pienennetään yhdellä.

Kuvio Ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen menetelmä voi vaihdella 35 oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

1. Vikasietoinen muutostenjakomenetelmä hajautetussa tietokantajärjestelmässä, joka käsittää ainakin kaksi 5 erillistä, keskenään kommunikoivaa tietokantaa, joiden tallentamista tiedoista ainakin osan tulisi olla yhtäläiset eri tietokannoissa, tunnettu siitä, että menetelmässä varustetaan tietokantojen muutettavissa olevat tie-10 toalkiot tilakentillä, tietoalkion lisäämisen, poistamisen tai tietoalkion sisällön muuttamisen jälkeen asetetaan tietoalkion tila-kenttä tilaan, joka ilmoittaa että muutos tulisi lähettää toiselle tietokannalle, 15 lähetetään muutos toiselle tietokannalle, odotetaan toiselta tietokannalta kuittausta muutoksen vastaanottamisesta, ja kuittauksen vastaanottamisen jälkeen asetetaan muutetun tietoalkion tilakenttä tilaan, joka ilmoittaa että 20 muutos on lähetetty.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutos lähetetään kerta toisensa jälkeen uudelleen kunnes vastaanotetaan kuittaus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että jokainen muutettu tietoalkio ja lähetetty muutos varustetaan ikäleimalla, joka kertoo muutostapahtuman suhteellisen iän, jolloin kahdesta tai useammasta samaan tietoalkioon kohdistuvasta muutoksesta valitaan päteväksi uusimmalla ikäleimalla varustettu muu-30 tos.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutoksen lähettäminen keskeytetään, jos lähetyksen kohteena olevaan tietokantaan havaitaan tehdyn uudempi samaa tietoalkiota koskeva muu- 35 tos, joka kumoaa lähetettävänä olevan muutoksen, minkä 9 101908 seurauksena tietoalkion tilakenttä asetetaan tilaan, joka ilmoittaa että muutosta ei tarvitse lähettää.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tietokannat sisäl- 5 tävät tietoliikennejärjestelmän tilaajatietoja, jolloin kukin tietoalkio identifioidaan tilaajatunnisteella ja tiedon tyypillä, ja että jokainen muutos, joka muuttaa tietoalkion tilakentän tilaa, identifioidaan tapahtumatyy-pillä, ikäleimalla sekä modifikaatiotunnisteella, joka 10 erottaa erilaiset modifikaatiot, joilla on sama ikäleima.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi pidetään yllä lähetyslistaa tietoalkioista tai 15 tilaajatunnisteista, joilla on lähetettäviä muutoksia, ja tarkistetaan säännöllisesti lähetyslistan avulla onko lähetettyjä muutoksia, joihin ei ole saatu kuittausta ja jotka tulisi lähettää uudelleen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n-20 n e t t u siitä, että tietoalkion lisäämisen, poistamisen tai sisällön muuttamisen jälkeen lisätään tietoalkion tunniste lähetys-listaan, vastaanotettaessa kuittaus lähetyksen kohteena ole-25 vasta tietokannasta poistetaan kuittausta vastaavan tieto-alkion tunniste lähetyslistalta.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uusi tilaajatunniste lisätään lähetysiistaan tilaa-30 jatunnistetta koskevan tietoalkion ensimmäisen muutoksen seurauksena, tilaajatunniste poistetaan lähetyslistalta kun ei enää ole tätä tilaajatunnistetta koskevia kuittaamattomia muutoksia.

8 101908

9. Patenttivaatimuksen 6, 7 tai 8 mukainen menetel- 10 101908 mä, tunnettu siitä, että pidetään yllä laskurilu-kemaa lähetyslistalla olevien tietoalkioiden tai tilaaja-tunnisteiden lukumäärästä. 11 101908