[发明专利]用于保持旨在与大型数据库对接的多层软件系统中的缓存内容的一致性的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及多层客户机/服务器软件架构，更具体地说，涉及一种保持前端层机器和中间层机器中实现的缓存内容之间的一致性以提高总体性能的方法和系统。

背景技术

20世纪80年代后期出现的客户机/服务器模型是一种通用的模块化软件架构，与作为当时标准的集中式分时计算的大型机相比，该架构想要改进可用性、灵活性、互操作性以及可扩展性。客户机是服务的请求方，而服务器则是这种服务的提供方。根据软件配置，同一台机器可以同时是客户机和服务器。

客户机/服务器架构已经逐步取代了先前的大型机软件架构，在先前的大型机软件架构中，所有智能全都位于中心主机计算机内，并且用户通过只能捕获键击和向主机发送信息的无智能终端来与主机进行交互。大型机软件架构的众所周知的限制是：它们不易于支持图形用户界面(GUI)或者从地理上分散的地点访问多个数据库。但是，在分布式客户机/服务器架构中，大型机仍被用作功能强大的服务器。

客户机/服务器架构引入了充当文件服务器的数据库服务器。在该架构中，使用关系型数据库管理系统或RDBMS来直接应答用户查询。通过提供查询响应而不是始终传送完整文件，从而减少了网络通信量。此外，该架构还改进了通过GUI前端对共享数据库进行的多用户更新。在客户机/服务器架构中，通常使用结构化查询语言(SQL)语句在客户机与服务器之间交换数据。

对于图1所示的双层客户机/服务器架构(100)来说，用户系统接口位于用户的台式机(102)环境中，而数据库管理服务则位于能为许多客户机提供服务的服务器(104)中。在用户系统接口环境与数据库管理服务器环境之间，处理管理被划分。对于往往位于局域网或LAN(108)上的包括与单个/多个服务器(未显示)对接的单个/多个客户机的拓扑结构来说，这些拓扑的所有组合都是明显可行的。

在传统的双层架构中，第一层即客户机(102)具有用户接口、主要业务以及数据处理逻辑。它接受并且检查用户输入的句法，处理应用逻辑，产生数据库请求，将这些请求发送到服务器，以及将响应传回给用户任务。第二层即数据库服务器(104)接受并处理来自客户机的数据库请求，检查授权，确保未违反完整性约束，执行查询/更新处理，以及向客户机发送响应。此外，第二层还维护系统目录，提供并发数据库访问，并且执行恢复控制。

已经证实，当工作组中同时在LAN上交互的人不超过100个时，双层客户机/服务器架构是一种良好的分布式计算解决方案。但是，由于服务器即使在无工作要做时也会借助“保活(keep-alive)”消息而与每个客户机保持连接，因此，当用户数量增加时，性能开始降低。双层架构的第二个限制是：使用卖方独有的数据库过程来实现处理管理服务限制了针对应用的RDBMS选择和灵活性。此外，在将程序功能从一台服务器移动(重新分配)到另一台服务器时，双层架构的实现表现出有限的灵活性。

随后，在90年代出现了三层架构(120)和多层变体，用以克服上述限制。在三层架构中，在用户系统接口客户机环境(122)与数据库管理服务器环境(124)之间添加了一个中间层(126)。虽然存在用于实现这种架构以及中间层的多种方式，但是后者往往负责排队、应用执行以及数据库分级(database staging)。通常，由于中间层应该访问数据并且向客户机返回应答，因此，客户机将其请求递送到中间层然后脱离。此外，中间层还会为进行中的工作添加调度和优先区分。

在三层架构的上述变体中，客户机即第一层可以仅实现用户接口，也就是验证输入；在这种情况下，中间层具有所有业务逻辑并且执行数据处理，而服务器即第三层则执行数据验证并且控制数据库访问。

三层客户机/服务器架构已经显示出改进了具有大量用户(通常多达一千个，即双层架构的10倍)的组的性能，并且尤其与双层方法相比，由于不必在层间共享应用代码，因此这种架构还提高了灵活性。三层客户机/服务器架构导致了如下的环境，与具有直接的客户机到服务器连接的双层架构相比，该环境的可扩展性明显更大。它提供了在单个事务中更新多个不同的RDBMS的能力，并且可以与包括平面文件、非关系型数据库管理系统的各种数据源相连，此外，它还可以与现在常用作功能强大的数据库服务器的大型机相连。由此，三层和多层架构最适合大型分布式客户机/服务器环境。举个例子，机票预订公司必须部署以为其顾客提供服务的环境，即全世界的旅行社，其中需要诸如异构数据库(也就是航空运输费用和可用性数据库)的共享资源以及处理规则。