[发明专利]针对并行操作组件访问应用临时排他锁的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是计算机学领域，特别是在基于计算机的分布式系统中对针对可共享资源的访问进行控制。其中一个主要应用领域例如为医疗技术领域，举例而言，对磁共振断层成像装置、计算机断层摄影装置、其他医疗技术设备或外围仪器，如打印机、存储器、特殊硬件单元等诸如此类的设备进行控制。因此，本发明处于操作系统层面，涉及的是对资源访问进行控制。这里的访问也可以指所谓“并发访问”，如果相应的访问控制失败就会出现所谓“死锁”(Deadlock)，这种情况总体上会造成错误，因而需要排除这种情况。

背景技术

操作组件可以是硬件组件和/或软件组件，这些组件原则上可以被不同的基于计算机的单元或客户端同时使用。

当数据例如在访问过程中(如通过WRITE(写)访问)被更改时，确保数据的一致性具有重要意义。

现有技术通过设置所谓“排他锁”或“排他锁”来确保在发生针对操作组件的并发访问时数据管理的一致性。在此情况下，利用一个中央服务器来管理所述排他锁，该中央服务器通常也对资源的存储和访问进行控制。如果一个客户端想要访问某项资源，那它就一定要接到一个排他锁才能对该资源进行访问，例如写访问。通过分配所述排他锁的方式确保只有进行请求的客户端才能访问操作组件，这样一来，当另一客户端想要同时或在交叉时间段内访问同一项资源时就不会发生数据集不一致的情况。资源访问的一个典型示例是对一项存储资源中的数据集进行写访问。通常情况下，这种写访问确保就每个资源而言，在某个既定时间点上只能有一个排他锁被分配给一个唯一的客户端。而读访问原则上不会变更数据，因此可以允许多个读访问同时进行而不必一一分配排他锁。根据具体的操作系统或实施手段也可以为一次读访问分配锁，但分配的不是排他锁而是一个非排他锁。由分配锁的系统按照严格的排序图将同时进行的各个访问序列化，所述锁用于确保数据管理的一致性。

现有技术中用于分配排他锁的系统的根本缺点是，进行请求的客户端原则上必须等待被分配排他锁被解除，这就必然明显影响工作能力。此外，在排他锁由于其他方面的错误而没有被解锁的情况下，排他锁可能会“丢失”。而排他锁这一方案是一种广为应用的操作系统手段，通过这种手段来对针对数据集(如文本文件或诸如此类)、可计数资源(如存储空间、输入通道/输出通道等等)或其他以基于计算机的方式受到管理(例如，预订旅馆、预订出租车辆、预订航班座位或预订用于制造物流单元的制造装置等等)的资源的访问进行控制。

为此，现有技术主要采取两个策略加以应对：

1.“大量早期锁”(Many early locks)：

这个策略指的是一种很早就设置排他锁的方法，该方法适用于所有原则上可能会变更数据集的情形。其中，通常以与所针对的数据集的访问类型(例如，读访问、写访问、执行访问等等)无关的方式来设置一个排他锁。这种方法的缺点是，一个客户端在接到一个针对所请求数据集内容的非关键读访问前可能需要等待很久。因此，这种方法重视保持数据一致性的程度超过处理速度。

2.“少锁，晚锁”(Lock little，lock late)

这个策略试图尽可能少而晚地设置排他锁。就正被一个客户端编辑的一个数据集而言，通常情况下只有在该客户端确实想要变更该数据集的内容时才针对该数据集设置一个排他锁。这个方法的缺点是，另一个只是想要对这些数据执行读访问的客户端就可能看到过期的(不一致的)数据集，因为对它而言，另一个客户端并行地拥有一个用于变更相应数据的排他锁。这个方法重视速度的程度超过一致性。

关键系统(例如，数据的一致性管理起到非常重要作用的交通控制系统)中，单从安全角度出发就经常需要选用上述两个策略中的第一个策略(“大量早期锁”)。而在非关键应用程序中和应用异步协议(例如互联网协议)时，通常采用第二策略(“少锁，晚锁”)以便尽可能提高系统工作能力。

发明内容

鉴于上述现有技术，本发明的目的是提供一种方案，该方案在一个基于计算机的系统中对针对可共享资源的访问控制进行改良，以便特别是在采用异步协议的情况下保持数据的一致性。

本发明用以达成上述目的的解决方案为所附独立权利要求，特别是一种计算机实施的方法、一种访问控制系统和一种计算机程序产品。