[发明专利]使用有效文件更新处理和恢复处理的事务处理系统

说明书

本发明涉及一个事务处理系统和一个事务处理方法，其中多个事务可以同时访问相同的文件。

一般，在事务处理系统中，处理的执行是以一个称作事务的处理流为单位来进行管理的。例如，一个必要的处理被执行，并且一个处理结果被返回，以对从一个终端装置或者一个网络所接收的一个处理请求作出响应。这样一个用于执行被激活的一个处理的一个流有时被称作一个事务。

在每个独立的事务的一个过程中，这个独立的事务更新将被一个或者多个文件(或者数据库)所记录和管理的数据。这个事务处理系统确保一个或者多个数据的这种更新原子逻辑地被提交或者被中止。即，提交使所有更新同时有效，而中止则放弃所有的更新，并且将这个文件的状态设置到执行这个事务以前的状态。另外，这个事务系统也确保一旦这个事务被提交，这个事务所进行的更新就不会被取消。

有很多方法可以实现这样一个众所周知的事务处理系统，如可以在Morgan Kaufmann Pulishers公司出版的、J.Gray和A.Reuter所著的“事务处理：原理和技术”中所找到的。

在这个事务处理系统中很难处理的一个情形是多个事务同时对同一个文件进行数据更新。如果一次仅允许一个事务对一个文件进行更新，则不会产生任何问题。但是，为了改善同时并行处理多个事务的性能，使得能够同时更新由同一个文件的不同部分记录和管理的数据是必要的。在使用数据库而不是文件的情形下，也有这个问题。在下面，将描述使用文件的情形，但是使用数据库的情形是类似的。

为了实现并行执行更新处理的一个事务处理系统，传统技术已经很广泛地使用了一个称作WAL(写前记日志)的方法。在这个方法中，当多个事务更新被读取到一个存储器上的一个缓冲器上的一个文件时，日志文件记录下哪一个文件的哪一个部分已经被哪一个事务所重写，并且是如何重写的。另外，控制一个时序，以使对缓冲器的更新将不会被写回到一个存储器媒质，例如硬盘上的原始文件，直到可以确认记录在日志文件中的更新信息被写入到一个稳定的存储器装置(一个硬盘，例如)，以使它不会被丢失。

在WAL方法中，所有更新的历史记录被记录在日志文件中，以使当出现了一个系统故障时，可以使用日志文件来将这些文件恢复到它们的正确状态。即，当在一个故障出现后，重新激活这个系统，这个事务处理系统参考这个日志文件并且正确地反映仍然没有反映在这个文件中的、被提交的事务所进行的一个更新。另外，如果有已经被中止的事务所进行的更新写入到这个文件中，就执行用于取消这个更新的一个处理。通过这样一个恢复处理，就可以确保事务的原子性，耐用性，隔离性和一致性，即使当出现了一个故障时。

在根据传统的WAL方法的事务处理系统中，当这个事务更新一个文件时，这个更新内容被首先写入到日志文件中，然后，再更新文件本身，所以，为了管理被多个事务所共享的文件就需要一个复杂的事务过程。另外，对一个更新，需要两次写入过程，一次是用于写入到日志文件中，而一次是用于写入到文件本身。另外，一个恢复处理也需要一个复杂的处理过程来使用日志文件恢复文件的一致状态。另外，在发生一个故障后，在重新激活的时刻，必须完全执行恢复处理，所以重新激活需要的时间将非常长。

另一个实现事务处理系统的方法是映象页面技术。在这个方法中，在更新一个文件的情形下，在硬盘上提供了具有更新被写入到其中以前的一个文件的一个页面和具有更新被写入到其中以后的一个文件的一个页面，并且在提交这个事务的时刻，切换文件管理数据。因为这个原因，就可以确保正确的文件总是存在于硬盘上。

在映象页面的方法中，处于正确状态的这个文件总是存在于硬盘上，所以在发生了一个故障时而进行的恢复处理的时间开销是很小的。但是，映象页面方法使用了分开切换记录两个文件的页面的一个基本操作，一个是在事务提交以前的，一个是在事务提交以后的，所以在多个事务希望更新一个和相同的文件时，就有必要使这些事务进行按顺序工作，并且依次进行更新。为了使多个事务可以并行地对一个和相同文件中的不同部分进行更新，就如WAL方法中的一样，仅使用映象页面方法是不够的，有必要使用某些方法，例如使用与WAL方法中类似的记录方法来进行的数据管理。因为这个原因，即使可以轻易地实现映象页面方法，另外实现一个复杂的数据管理也是必要的。