CN102193976B - 图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法，包括步骤：客户端程序调用图形数据的API，传入将要提交的事务编号；检查事务是否存在，事务是否已过期，事务是否已提交，检查事务是否已回滚，检查事务是否已被锁定，标记事务回滚状态；恢复事务锁定的数据记录；删除脏数据；删除事务记录。本发明提供了简单可靠的数据回滚机制，在回滚与未回滚状态之间不会出现第三种状态。数据操作具有任意断点持续性，事务回滚操作调用后，在数据恢复开始至完成的任意时间点的意外执行中断，均可在再次启动系统后继续执行，直至恢复完成。

Description

图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法

技术领域

本发明涉及一种图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法。

背景技术

通常在数据库系统中，事务是工作的离散单位。例如，一个数据库事务可以是修改一个用户的帐户平衡或库存项的写操作。联机事务处理系统实时地采集处理与事务相连的数据以及共享数据库和其它文件的地位的变化。在联机事务处理中，事务是被立即执行的。在单一用户、单一数据库环境下执行事务是简单的，这是因为没有冲突问题或对数据库间同步的需求。在一个分布式环境下，写操作经常并行地在多个数据库服务器上发生。这样的并发事务处理需要一个“卷回”机制，以保证在一次写操作中系统失效的情况下，仍保证数据库的完整性。事务要么一起确认，要么放弃。如果一个或多个与事务有关的系统响应不一致，这意味着系统或通信可能出现了故障，因而就会放弃一个事务。可以看出，当多个用户试图同时改变数据的同一块时，就出现了冲突问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法，以实现事务的回滚机制。

本发明采用的技术方案如下：

一种图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法，其特征在于：

联机事务处理自上而下分为三层：

最上层为暴露给外部调用程序的API；

中间层为事务逻辑控制层，按操作类别分为同步区与非同步区，同步区意味着在同一时间只能有一个操作进行，其他操作在进入同步区之间均处于等待状态，该机制利用Java语言的线程同步锁定特性实现，非同步区的操作则不受限制，在任何时间均可以进行；

最下层为存储数据的DataSet操作抽象层，在DataSet中，保存有联机事务自身的状态信息，以及数据的事务状态属性信息；

将图形数据库中联机事务的状态数据存储在名称为graphic_db_tx_def的数据集DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

在图形数据库中每个Node均有一个数据集DataSet，该DataSet中缺省内置如下两个列：

用Relation描述Node与Node之间的关系，每一个Relation均有一个全局唯一的名称、一个源Node、一个目标Node，由源Node到目标Node的方向，称之为正向，由目标Node到起始Node的方向称之为反向，将每一个Relation的定义信息保存在名称为graphic_db_relation_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

列名称	数据类型	说明
			relation_id	Number	全局唯一的ID
name	String	用于保存Relation的名称
			source_node	Number	源Node的ID
target_node	Number	目标Node的ID

两个通过Relation连接的Node中的数据可以建立连接，将所有数据的连接信息保存在名称为graphic_db_relation_record_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

执行以下步骤：

1)客户端程序调用图形数据的API，进行事务的提交操作，调用API时，传入将要提交的事务编号tx_no；

2)检查事务是否存在，若不存在则退出，否则继续下面的步骤；

3)检查事务是否已过期，若过期则退出，否则继续下面的步骤；

4)检查事务是否已提交，若提交则退出，否则继续下面的步骤；

5)检查事务是否已回滚，若回滚则退出，否则继续下面的步骤；

6)检查事务是否已被锁定，若被锁定则退出，否则继续下面的步骤；

7)标记事务回滚状态；

8)恢复事务锁定的数据记录；

9)删除脏数据；

10)删除事务记录，至此完成事务的回滚操作。

进一步地：

在所述步骤2)中，检查事务是否存在的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，如果记录存在，则意味着当前的图形数据库中存在该联机事务。

在所述步骤3)中，检查事务是否已过期的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_timeout列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有过期。

在所述步骤4)中，检查事务是否已提交的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_commit列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有进行提交。

在所述步骤5)中，检查事务是否已标记回滚的方法是：查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_rollback列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有回滚。

在所述步骤6)中，检查事务是否被锁定的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中processing列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该事务没有被标记锁定。

在所述步骤7)中，标记事务回滚状态的方法是：查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，将该条记录is_rollback列的值置为1。

在所述步骤8)中，恢复事务锁定的数据记录的方法是：查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值与当前事务记录tx_no列中值相等，且_dirty列值为-1的数据记录，将这些记录的_tx_no列的值设为null；查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为-1的记录，将这些记录的_tx_no列的值设为null。

在所述步骤9)中，删除脏数据的方法是：查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为1的数据记录，将这些记录从DataSet中物理删除；查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为-1的记录，将这些记录从DataSet中物理删除。

在所述步骤10)中，删除事务记录的方法是：查询名称为graphic_db_tx_def的DataSet中，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，将该条记录删除。

本发明具有以下优点：

1.提供了一种简单、可靠的数据回滚机制，回滚操作具有不可分割的“原子操作”特性，在回滚与未回滚状态之间，不会出现第三种状态。

2.本发明的数据操作具有任意断点持续性，事务回滚操作调用后，在数据恢复开始至完成的任意时间点的意外执行中断，均可在再次启动系统后继续执行，直至恢复完成。

附图说明

图1为图形数据库的架构；

图2为节点之间的关系图；

图3为数据在DataSet中的存储方式；

图4为节点之间的引用图；

图5为联机事务处理流程；

图6联机事务处理的结构；

图7为事务回滚机制实现方法的处理流程。

具体实施方式

本发明提出了一种图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法，下面结合附图详细说明。

图形数据库概述

本发明图形数据库的架构自上而下可以分为三层。如图1所示，最上层为图形数据中各种概念对象的组织与实现。中间层为抽象的数据物理存储接口层，将物理存储的数据抽象为若干个数据集DataSet。底层为物理存储实现层，由程序借助现有的存储引擎实现，比如：传统的关系数据库，XML文件等等。

DataSet(数据集)

DataSet是图形数据库中数据的逻辑存储单元，图形数据库中的数据以及数据库自身的逻辑定义均存储在DataSet中，DataSet是一个抽象的接口，真实的数据可以通过遵循DataSet接口的实现程序存储在关系数据库、XML或自定义格式的文件中。每一个DataSet由一个全局唯一的名称和若干个列(Column)组成。DataSet中的列表支持如下两种数据类型：

类型	说明
		String	用于保存文本性的描述信息
Number	用于保存整数、浮点数等数字信息，或用来保存布尔值信息，用1表示true，用-1表示false.

表1

Node(节点)

Node为图形数据库中存储数据的逻辑单元，在图形数据库中，每一种记录实体均可抽象为Node，比如在表述一个计算机网络应用系统时，交换机中的端口、PC服务器的网卡、CPU、生产配件的厂商、我们为之提供服务的客户、系统中的用户、权限等等，每个Node拥有一个全局唯一的名称，和一些其特有的属性，用于记录配置信息，例如：相对于我们服务的客户，我们将其命名为Customer，其拥有如下属性：contractedAmount(合同总额)、industry(所属行业)、name(客户名称)、description(描述)等。在本发明中，Node的属性可以是如下类型的数据。

表2

每一个Node的定义信息均保存在名称为graphic_db_node_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

列名称	数据类型	说明
			node_id	Number	全局唯一的ID
name	String	用于保存Node的名称

表3

每一个Node中所定义的属性信息保存在名称为graphic_db_node_attr_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

表4

针对于Node的定义，物理存储的DataSet类似如下两个表：

表5

表6

每一个Node的数据信息保存在与其同名的DataSet中，假设我们有一个名称为Customer的Node，该Node有如下属性：

属性名称	数据类型	说明
			RID	String	数据库内置
name	String	客户名称
			contractedAmount	Number	合同金额
industry	Reference	所属行业
			description	String	客户描述信息

表7

则该Node对应的DataSet结构为：

表8

物理存储的DataSet类似下表：

表9

RID(记录ID，Record ID)

在图形数据库中，每一个Node都会有一个名称为RID的属性，存储在Node中的每一条数据的RID值均是全局唯一的，作为该条记录在图形数据库中的标识。RID的数据类型为String型。每一个Node均含有该属性。RID格式为：Node名称+下划线+递增数字，一个典型的RID数值类似于如下形式：Industry_109。

Relation(关系)

每一类信息的实体均可以抽象为Node，在现实应用中，常常需要将这些Node按某种逻辑组织起来，Relation就是用来描述Node与Node之间的组织关系的。假设现在已有代表客户的Node：Customer，代表系统用户的Node：SysUser，在现实世界中，我们的一个销售人员会成为系统中的一个用户，并负责一些客户的销售、及沟通工作。因此，我们可以在SysUser与Customer之间建立一个名为SysUserServeCustomer的Relation来表述两者之间的关系。我们用图2来表述这种关系，Relation就是用于描述Node与Node之间关系的特殊对象。每一个Relation均有一个全局唯一的名称，一个源Node，一个目标Node。由源Node到目标Node的方向，我们称之为正向，由目标Node到起始Node的方向我们称之为反向。

每一个Relation的定义信息均保存在名称为graphic_db_relation_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

列名称	数据类型	说明
			relation_id	Number	全局唯一的ID
name	String	用于保存Relation的名称
			source_node	Number	源Node的ID
target_node	Number	目标Node的ID

表10

针对于Relation的定义，物理存储的DataSet类似下表：

表11

按照Relation的定义，两个通过Relation连接的Node中的数据可以建立连接。所有数据的连接信息保存在名称为graphic_db_relation_record_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

表12

在应用场景中，其物理存储的DataSet类似下表：

表13

Reference(引用)

在图形数据库抽象中，一些常用的Node会与其他大部分Node有关系，这些常用的Node数据量很有限、且基本不会发生变化，比如：国家、省、市等。如果采用Relation的方式来表述的话，则需要与其他Node之间建立的大量关系，这对后期的维护将会造成一定的困难。在此种情形下，可以考虑采用Reference的形式来表述关系。一个Node通过其所拥有的属性引用另外一个Node，在其实现形式上，很大程度与RDBMS(关系数据库)的Foreign Key(外键)相类似。某一条记录的Dictionary属性中保存的是另外一个Node中数据记录的RID。考虑之前我们讨论过的Node——Customer，拥有(industry)行业这一属性，假设在我们的应用场景中，行业的数量很有限，且不会经常发生变化。则可以用Reference属性的方式引用Industry这一Node中的某条记录。数据在DataSet中的存储方式如图3所示。

在本发明中我们用虚线表示Node之间的Reference，以区别于Relation，见图4。

联机事务与非联机事务

图形数据库中数据的操作可分为：“联机事务数据操作”与“非联机事务数据操作”。联机事务数据操作步骤依次为：创建联机事务、进行联机事务数据操作(在一个联机事务中该操作可以重复多次)、提交联机事务使操作生效或者回滚联机事务放弃操作。见图5所示。而非联机事务数据操作不受事务控制，直接调用图形数据库API即可，见图6所示。

如图7所示，本发明的联机事务处理自上而下分为三层：

最上层为暴露给外部调用程序的API。

中间层为事务逻辑控制层，按操作类别分为同步区与非同步区，同步区意味着在同一时间只能有一个操作进行，其他操作在进入同步区之间均处于等待状态，该机制利用Java语言的线程同步锁定特性实现。非同步区的操作则不受限制，在任何时间均可以进行。

最下层为存储数据的DataSet操作抽象层，在DataSet中，保存有联机事务自身的状态信息，以及数据的事务状态属性信息。

在图形数据库中，联机事务的状态数据存储在名称为graphic_db_tx_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

表14

在图形数据库中每一个Node均有一个相对应的同名的DataSet，数据之间的Relation信息保存在名称为graphic_db_relation_record_def的DataSet中。这些DataSet中均缺省内置如下两个列：

表15

事务回滚机制的设计及实现

事务回滚机制的流程如图7：

(1)客户端程序调用图形数据的API，进行事务的提交操作，调用API时，传入如下参数：

tx_no：将要提交的事务编号。

在接下来的步骤中，为方便阐述，我们假定传入的tx_no参数值为123abc

(2)检查事务是否存在。读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值为123abc的记录，如果记录存在，则意味着当前的图形数据库中存在编号123abc联机事务，继续执行接下来的逻辑，否则，直接退出。

(3)检查事务是否已过期。读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值为123abc的记录，检查记录中is_timeout列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中编号123abc联机事务没有过期，继续执行接下来的逻辑，否则，直接退出。

(4)检查事务是否已提交。读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值为123abc的记录，检查记录中is_commit列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中编号123abc联机事务尚没有进行提交，继续执行接下来的逻辑，否则，直接退出。

(5)检查事务是否已回滚。读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值为123abc的记录，检查记录中is_rollback列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中编号123abc联机事务没有回滚，继续执行接下来的逻辑，否则，直接退出。

(6)检查事务是否已被锁定。读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值为123abc的记录，检查记录中processing列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中编号123abc联机事务没有进行数据处理，可以继续执行接下来的逻辑，否则，直接退出。

(7)标记事务回滚状态。查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值为123abc的记录，将该条记录is_rollback列的值置为1，如下所示：

表16

(8)恢复事务锁定的数据记录。

a.查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值为123abc的记录。读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值为123abc，且_dirty列值为-1的数据记录。将这些记录的_tx_no列的值设为null。

b.查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值为123abc，且_dirty列值为-1的记录。将这些记录的_tx_no列的值设为null。

(9)删除脏数据。

a.查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值为123abc的记录。读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值为123abc，且_dirty列值为1的数据记录。将这些记录从DataSet中物理删除。

b.查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值为123abc，且_dirty列值为-1的记录。将这些记录从DataSet中物理删除。

(10)删除事务记录。查询名称为graphic_db_tx_def的DataSet中，查找tx_no列的值为123abc的记录，将该条记录删除。完成事务的回滚操作。

Claims (1)

1.一种图形数据库联机事务中事务回滚机制的实现方法，其特征在于：

联机事务处理自上而下分为三层：

最上层为暴露给外部调用程序的API；

中间层为事务逻辑控制层，按操作类别分为同步区与非同步区，同步区意味着在同一时间只能有一个操作进行，其他操作在进入同步区之前均处于等待状态，该机制利用Java语言的线程同步锁定特性实现，非同步区的操作则不受限制，在任何时间均可以进行；

最下层为存储数据的DataSet操作抽象层，在DataSet中，保存有联机事务自身的状态信息，以及数据的事务状态属性信息；

将图形数据库中联机事务的状态数据存储在名称为graphic_db_tx_def的数据集DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

在图形数据库中每个Node均有一个数据集DataSet，该DataSet中缺省内置如下两个列：

用Relation描述Node与Node之间的关系，每一个Relation均有一个全局唯一的名称、一个源Node、一个目标Node，由源Node到目标Node的方向，称之为正向，由目标Node到起始Node的方向称之为反向，将每一个Relation的定义信息保存在名称为graphic_db_relation_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

  列名称   数据类型   说明   relation_id   Number   全局唯一的ID   name   String   用于保存Relation的名称   source_node   Number   源Node的ID   target_node   Number   目标Node的ID

两个通过Relation连接的Node中的数据可以建立连接，将所有数据的连接信息保存在名称为graphic_db_relation_record_def的DataSet中，该DataSet的数据结构如下：

执行以下步骤：

1)客户端程序调用图形数据的API，进行事务的提交操作，调用API时，传入将要提交的事务编号tx_no；

2)检查事务是否存在，若不存在则退出，否则继续下面的步骤；

3)检查事务是否已过期，若过期则退出，否则继续下面的步骤；

4)检查事务是否已提交，若提交则退出，否则继续下面的步骤；

5)检查事务是否已回滚，若回滚则退出，否则继续下面的步骤；

6)检查事务是否已被锁定，若被锁定则退出，否则继续下面的步骤；

7)标记事务回滚状态；

8)恢复事务锁定的数据记录；

9)删除脏数据；

10)删除事务记录，至此完成事务的回滚操作；

在所述步骤2)中，检查事务是否存在的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，如果记录存在，则意味着当前的图形数据库中存在该联机事务；

在所述步骤3)中，检查事务是否已过期的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_timeout列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有过期；

在所述步骤4)中，检查事务是否已提交的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_commit列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有进行提交；

在所述步骤5)中，检查事务是否已标记回滚的方法是：查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中is_rollback列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该联机事务没有回滚；

在所述步骤6)中，检查事务是否被锁定的方法是：读取名为graphic_db_tx_def的DataSet，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，检查该记录中processing列的值，如果值为-1，则意味着在当前的图形数据库中该事务没有被标记锁定；

在所述步骤7)中，标记事务回滚状态的方法是：查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，将该条记录is_rollback列的值置为1；

在所述步骤8)中，恢复事务锁定的数据记录的方法是：

查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值与当前事务记录tx_no列中值相等，且_dirty列值为-1的数据记录，将这些记录的_tx_no列的值设为null；

查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为-1的记录，将这些记录的_tx_no列的值设为null；

在所述步骤9)中，删除脏数据的方法是：

查询graphic_db_tx_def，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，读取该条记录的associate_node列中的记录，获取当前事务操作中相关联的节点名称，然后依次查找各关联节点数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为1的数据记录，将这些记录从DataSet中物理删除；

查询graphic_db_relation_record_def，查找数据中_tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等，且_dirty列值为-1的记录，将这些记录从DataSet中物理删除；

在所述步骤10)中，删除事务记录的方法是：查询名称为graphic_db_tx_def的DataSet中，查找tx_no列的值与API中传入的tx_no值相等的记录，将该条记录删除。

Images