[发明专利]一种基于局部路径锁的XML数据并发控制方法

权利要求书

1.一种基于局部路径锁的XML数据并发控制方法，其特征在于该方法包括相应的XML数据模型的定义、锁模型的定义、锁协议以及并发控制操作方案，具体过程如下：第1、XML数据模型定义

此数据模型将一篇XML文档D表示为一个序列(Sequence)：S＝{s1→s2→...sn}其中，Si是一个四元组(ID，tag，type，value)，表示XML中的某个节点；四元组中各个项目的定义如下：ID为此节点在关系型表中的标识；type∈{Document，Element，Attribute，Value}表示节点的类型；tag为节点的名称；value为节点的值；n为XML节点的个数，且n＝|S|；根据模式映射的方法，将文档D存储到对应的关系数据库的关系表中；

第2、XML事务操作时加锁模型的制定

第2.1、锁的类型

第2.1.1、物理锁：

I锁：意向锁

X锁：节点级排他锁

T锁：子树级排他锁

第2.1.2、逻辑锁：

TA锁：表征节点的祖先有删除动作

TD锁：表征节点的后裔有删除动作

XD锁：表征节点的后裔有值更新动作

第2.2、定义T/X表结构及查询函数以判定是否持有TA、TD、XD锁

第2.2.1、一个存在于内存中的T表表示如下：

T＝{id₁，id₂，id_i…id_n}

其中id为事务中所操作的某节点N的智能ID；当且仅当节点N被加上T锁时，N的智能节点ID被记录到T表当中；

第2.2.2、一个存在于内存中的X表表示如下：

X＝{id₁，id₂，id_i…id_n}

其中id为事务中所操作的某节点N的智能ID；当且仅当节点N被加上X锁时，N的智能节点ID被记录到X表当中；

第2.2.3、定义查询函数Scan()：

Scan：(ID_n，m，v)→Boolean

其中，m∈{T，X}；v∈{ascend，descend}；此函数将节点N的智能节点ID与T表或者X表中智能节点ID进行比较，用来判断该表中是否含有N的祖先或者后裔；

如果：

·函数Scan(ID_n，T，ascend)返回值为真，表明N的祖先存在删除操作，则判定N上逻辑持有锁TA； 

·函数Scan(ID_n，T，descend)返回值为真，表明N的后裔存在删除操作，则判定N上逻辑持有锁TD；

·函数Scan(ID_n，X，descend)返回值为真，表明N的后裔存在修改值或者重命名操作，则判定N上逻辑持有锁XD；

第2.3、定义目标节点加锁条件

在进行XML数据更新时，通过XQuery表达式可以定位到其中的某一个或者多个节点作为加锁目标节点；在此基础上，定义更新操作应满足的节点加锁条件，如下所示：

·目标节点在进行更新操作时必须锁住，不允许在此节点上执行任何其他的更新操作；

·将要对目标节点N进行删除操作时，N的孩子和后裔节点中，不能有节点正在进行删除，插入，重命名或者更新操作，如果有，则需要等到孩子节点更新操作完成以后，才能对节点N进行删除；

·将要对目标节点N进行删除操作时，N的父亲以及祖先节点不能进行删除操作，如果有，则等待，直到父亲或者祖先节点完成删除操作后，才能对N进行删除；

·将要对目标节点N进行重命名操作时，N的父亲及祖先节点不能正在或即将被删除，如果有，则等待，直到父亲或祖先节点删除操作完成；

·将要对目标节点N的孩子进行插入操作时，N节点以及N的祖先节点不能正在被删除，如果有，则等待，直到删除操作完成；此外，N节点也不能正在被修改值或重命名；

·将要对目标节点N进行插入左右兄弟时，N节点及N的祖先节点不能正在被删除，如果有，则等待，直到删除操作完成；此外，N节点本身也不能正在执行任何更新操作；

·将要对目标节点N进行修改值的操作时，不能允许其父亲以及祖先节点正在被删除，如果有，则等待，直到删除操作完成；此外，N节点的父亲节点不能执行任何更新操作；

第2.4、XML不同事务之间的各种锁的冲突相容矩阵定义

根据2.1中对于锁的描述，制定了各种锁的冲突相容矩阵；其中T1和T2为2个并发事务，T1和T2均定位到相同的XML节点N； 

+表示兼容-表示冲突

其中由I、T、X锁构成的冲突矩阵，是由真正加在节点上的锁构成的，这些锁通过锁管理器进行申请和释放；表中剩余的部分由TA、TD、XD逻辑锁构成，这些锁通过查询函数的返回值来表明是否被逻辑持有；

第2.5、锁协议的制定

第2.5.1、申请锁的规则：事务在执行任何一种操作的时候，必须根据操作的具体类型进行相应类型锁的申请，如下表所示：

其中，S_d为目标节点的XQuery定位语句，S_s为源节点的XQuery定位语句；

第2.5.2、冲突检测规则：当一个事务需要对不同的节点均需要加锁时，只要其中任何一个节点的锁没有被加上，就必须根据冲突相容矩阵，等待其锁的加上，之后再继续后续的更新操作；

第2.5.3、每一个事务必须满足2PL协议，即在锁增长阶段申请锁，在锁缩减阶段释放锁；

第2.6、XML数据并发控制方案的制定

第2.6.1、采用多版本化协议实现只读事务与更新事务的并发控制

其步骤如下所示：

步骤1：当一个只读事务T启动时，赋给此事务一个全局事务版本号， 

步骤2：当调度器接收到只读事务T对节点N的读请求时，对该事务读取的最近已提交版本并进行判断；如果节点N被更新事务删除，说明此版本不存在，则执行步骤4；否则执行步骤3，

步骤3：选择该事务开始时的最近已提交版本，进行事务提交，

步骤4：返回固定信息码以表示节点N不存在，进行事务提交；

第2.6.2、采用局部路径锁协议实现更新事务之间的并发控制其步骤如下所示：

步骤1：一个更新事务T启动，根据冲突相容矩阵，对目标节点N加I锁，

步骤2：通过查询函数对T表、X表进行检测，事务T确定目标节点上是否持有逻辑锁TA，TD和XD，并将目标节点的ID插入到T表或X表中，

步骤3：事务T对目标节点N申请加T锁或者X锁，如果加锁成功，则进行更新操作；否则，删除T表和X表的目标节点记录，事务T进入等待。