CN105786595A - 一种两段式提交的事务控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两段式提交的事务控制方法，属于应用软件的程序事务性处理技术领域。本发明的两段式提交的事务控制方法包括以下阶段：(一)启动逻辑事务：具体包括以下步骤：1.1、在事务管理列表中登记该逻辑事务；1.2、建立逻辑事务数据缓冲区；1.3、将逻辑事务状态标记为启动，返回事务标识；(二)将变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区；(三)提交逻辑事务。该发明的两段式提交的事务控制方法能有效的降低锁冲突、锁等待和事务的执行时间，降低应用系统的事务时间，使应用系统能够支撑更大的并发量，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及应用软件的程序事务性处理技术领域，具体提供一种两段式提交的事务控制方法。
背景技术
应用软件的事务是计算机系统中一组必须采用原子性处理的任务，所谓原子性处理的量为同一时刻只能有一个线程对它进行操作。在原子性处理的任务中，如果其中任何一个任务失败，其他任何成功的任务所做的变更都会回滚。系统中事务失败后的回滚结果是还原到事务启动前的初始状态。计算机系统中应用软件的事务的实现往往依赖于关系型数据库的事务实现。关系型数据库事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位。
关系型数据库通常由高级数据操纵语言或者编程语言(如SQL、COBOL、C、C++或Java)书写的用户程序的执行而引起的，由事务开始与结束之间执行的全体操作组成，事务的开始与结束可以用形如begintransaction和endtransaction的语句(或函数调用)来显式定义。
对于大型计算机应用系统，涉及的业务处理往往较复杂，这样也会带来事务内操作过程的复杂化，导致事务的执行时间较长。并且大型应用系统中往往容易出现在启动事务之后应用层程序的计算处理与数据库操作间的间隔、交叉执行，这样的结果会导致事务的执行时间不仅仅包含了数据库操作的时间，还包含了应用层程序计算处理的时间。而数据库事务为了保证数据的一致性和隔离性，会在数据库操作时通过数据库的锁机制对数据库中的数据进行隔离。事务的执行时间越长，锁机制中锁的持续时间就会越长。大型系统中复杂的业务使系统的并发压力较大，进而导致数据库中的数据操作变的非常频繁，引起数据库中锁冲突概率变大，从而导致锁等待，延长了数据库操作时间。而锁等待过程中会导致事务不能执行，进而延长了事务的执行时间，又会进一步延长整个事务的时间，最终会导致数据库操作瓶颈的产生，使数据库操作的并行度受到极大制约，产生类似于“堵车效应”的现象。
若能有效的控制和降低每个事务的执行时间和锁的时间，从而降低锁冲突和锁等待时间，提高数据库访问的并行度，则能使大型应用系统支撑更大的并行量，减少应用系统的事务时间。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能有效的降低锁冲突、锁等待和事务的执行时间，降低应用系统的事务时间，使应用系统能够支撑更大并发量的两段式提交的事务控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种两段式提交的事务控制方法，包括以下阶段：
(一)启动逻辑事务：
1.1、在事务管理列表中登记该逻辑事务；
1.2、建立逻辑事务数据缓冲区；
1.3、将逻辑事务状态标记为启动，返回事务标识；
(二)将变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区；
(三)提交逻辑事务。
该事务控制方法分为两个阶段完成，第一个阶段是先启动逻辑事务，将逻辑事务登记到事务管理列表中，将对应的变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区，当完成了所有数据操作后，第二个阶段是启动数据库事务，对数据缓冲区的数据进行集中提交。也就是将整个事务控制方法分为两个大的阶段来完成，事务的执行时间排除了数据库操作时间，而仅仅是应用层程序计算处理的时间，减少了锁冲突和锁等待时间，进而降低了事务时间，在一定程度上使应用系统支撑更大的并发量。
作为优选，步骤1.1所述事务管理列表是一个逻辑事务的记录列表，列表中每一行包含但不限于以下属性：事务标识、事务状态、事务创建时间、事务启动时间、事务完成时间和事务描述；所述事务状态为枚举类型属性，包含已创建、已启动、提交中、已完成、取消中和已取消六个枚举值，逻辑事务不同阶段的事务状态不同，能清楚的标识逻辑事务的进程。
作为优选，在向事务管理列表中登记时，自动生成一个事务的唯一标识，且设置事务状态为“已创建”。
作为优选，步骤1.2所述的逻辑事务数据缓冲区为一个基于键值对的索引结构，“键”为数据缓冲区中的数据标识，“值”为一个变更数据结构，所述变更数据结构包含变更类型、变更时间和变更内容，其中变更类型是一个枚举类型属性，包含插入、更新和删除三个枚举值，变更内容为一个内存对象。
在逻辑事务数据缓冲区中创建一个数据缓冲区列表，列表中每一行包含事务标识、键、变更类型、变更时间、变更内容，将变更数据根据数据缓冲区的内容写入到数据缓冲区列表中。
作为优选，每一个逻辑事务对应一个数据缓冲区，各个逻辑事务对应的变更数据互不受影响。
作为优选，阶段(二)具体包括以下步骤：
2.1、将变更数据基于事务标识依次序写入到数据缓冲区：变更数据的写入按照数据缓冲区的键值对变更数据结构的要求进行，其可以分多次写入；
2.2、对写入的不同的变更数据添加数据锁，进行数据隔离：基于数据缓冲区的键值及变更数据的变更类型，向锁管理列表中添加相应的数据锁，所述锁管理列表是一个可检索的列表数据结构，锁管理列表中的一项即为一个数据锁描述，数据锁描述包含锁标识、数据键标识、锁类型及创建时间。
变更数据按照键、变更类型、变更时间、变更内容的结构写入到数据缓冲区列表中，对于不同的变更数据可分多次写入。将数据缓冲区列表中的变更数据添加到锁管理列表中，对不同的变更数据添加数据锁，保证数据的一致性和隔离性。
作为优选，向锁管理列表中添加数据锁前，先对锁管理列表进行检索是否已存在重复的数据键标识；锁提交列队提供轮询机制，检查数据锁请求是否可执行；锁提交列队提供轮询超时机制，判断锁请求是否超时。
在向锁管理列表中添加数据锁前，先对锁管理列表进行检索，若已经存在重复的数据键标识，则放到锁提交列队中等待，并阻塞调用线程；锁提交列队提供轮询机制，检查数据锁请求是否可执行，若可执行，则插入到锁管理列表中，并对应调用线程继续执行，否则继续等待；锁提交列队提供轮询超时机制，当锁请求超时后，通过异常反馈给对应调用线程，由对应调用线程处理。
作为优选，阶段(三)具体包括以下步骤：
3.1、构造数据库操作语句：根据逻辑事务的数据缓冲区的变更数据构造数据库操作语句，构造方式可基于ORM框架或提供扩展机制，由扩展程序实现，所述ORM为对象-关系数据映射；
3.2、启动数据库事务，并将逻辑事务状态置为“提交中”；
3.3、批量执行数据库操作语句：批量执行应按照变更数据的时间顺序进行；
3.4、提交数据库事务；
3.5、从事务管理列表中清理该逻辑事务：清理事务包括：删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务管理列表中将该事务置为“已完成”。
作为优选，若逻辑事务执行过程中发生异常，则回滚该逻辑事务，包括以下步骤：
3.6、回滚数据库事务；
3.7、从事务列表中清理该事务：清理事务包括：将逻辑事务状态置为取消中、删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务列表中将该事务置为“已取消”。
与现有技术相比，本发明具有以下突出的有益效果：所述事务控制方法为两段式提交过程，第一个阶段是先启动逻辑事务，将逻辑事务登记到事务管理列表中，并将变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区，当完成了所有数据操作后，第二个阶段是启动数据库事务，对数据缓冲区的数据进行集中提交。也就是说将整个事务控制方法分为两个大的阶段来完成，事务的执行时间排除了数据库操作时间，而仅仅是应用层程序计算处理的时间，减少了锁冲突和锁等待时间，提高了数据库访问的并行度，降低了事务执行时间，进而降低了事务时间，使大型应用系统能够支撑更大的并发量。
附图说明
图1是本发明所述两段式提交的事务控制方法的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的一种两段式提交的事务控制方法作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种两段式提交的事务控制方法，包括以下阶段：
(一)启动逻辑事务：
1.1、在事务管理列表中登记该逻辑事务：事务管理列表是一个逻辑事务的记录列表，列表中每一行包含但不限于以下属性：事务标识、事务状态、事务创建时间、事务启动时间、事务完成时间和事务描述；所述事务状态为枚举类型属性，包含已创建、已启动、提交中、已完成、取消中和已取消六个枚举值，在向事务管理列表中登记时，自动生成一个事务的唯一标识，且设置事务状态为“已创建”；
1.2、建立逻辑事务数据缓冲区：逻辑事务数据缓冲区为一个基于键值对的索引结构，“键”为数据缓冲区中的数据标识，“值”为一个变更数据结构，所述变更数据结构包含变更类型、变更时间和变更内容，其中变更类型是一个枚举类型属性，包含插入、更新和删除三个枚举值，变更内容为一个内存对象，每一个逻辑事务对应一个数据缓冲区；
1.3、将逻辑事务标记为启动，返回事务标识。
(二)将变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区：具体包括以下步骤：
2.1、将变更数据基于事务标识依次序写入到数据缓冲区：变更数据的写入按照数据缓冲区的键值对变更数据结构的要求进行，其可以分多次写入；
2.2、对写入的不同的变更数据添加数据锁，进行数据隔离：基于数据缓冲区的键值及变更数据的变更类型，向锁管理列表中添加相应的数据锁，所述锁管理列表是一个可检索的列表数据结构，锁管理列表中的一项即为一个数据锁描述，数据锁描述包含锁标识、数据键标识、锁类型及创建时间。在添加数据锁前，先对锁管理列表进行检索是否已存在重复的数据键标识，若已经存在重复的数据键标识，则放到锁提交列队中等待，并阻塞调用线程；锁提交列队提供轮询机制，检查数据锁请求是否可执行，若可执行，则插入到锁管理列表中，并对应调用线程继续执行，否则继续等待；锁提交列队提供轮询超时机制，当锁请求超时后，通过异常反馈给对应调用线程，由对应调用线程处理。
(三)提交逻辑事务：具体包括以下步骤：
3.1、构造数据库操作语句：根据逻辑事务的数据缓冲区的变更数据构造数据库操作语句，构造方式可基于ORM框架或提供扩展机制，由扩展程序实现；
3.2、启动数据库事务，并将逻辑事务状态置为提交中；
3.3、批量执行数据库操作语句：批量执行应按照变更数据的时间顺序进行；
3.4、提交数据库事务；
3.5、从事务管理列表中清理该逻辑事务：清理事务包括：删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务管理列表中将该事务置为“已完成”。
若逻辑事务执行过程中发生异常，则回滚该逻辑事务，包括以下步骤：
3.6、回滚数据库事务；
3.7、从事务列表中清理该事务：清理事务包括：将逻辑事务状态置为取消中、删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务列表中将该事务置为“已取消”。
实施例
假设应用系统中有一种订单业务，订单中有一个订单主表和一个订单明细表组成的主从结构。
订单主表的结构如下表1所示：
表1
| 字段名 | 中文名 | 类型 | 说明 |
| ID | 订单唯一标识 | VARchar(36) | GUID |
| Code | 订单编号 | VARchar(100) | |
| Sum | 订单金额 | MONY |
订单明细表的结构如下表2所示：
表2
利用本发明两段式提交的事务控制方法对该订单处理的具体过程如下：
1、创建的事务管理列表信息如下：
| 事务标识 | 事务状态 | 创建时间 | 启动时间 | 完成时间 | 描述 |
| T1 | 已创建 | Time1 | Null | Null | 订单保存事务 |
2、创建的空的数据缓冲区列表信息如下：
| 事务标识 | 键 | 变更类型 | 变更时间 | 变更内容 |
3、启动逻辑事务后，事务管理列表信息如下：
| 事务标识 | 事务状态 | 创建时间 | 启动时间 | 完成时间 | 描述 |
| T1 | 已启动 | Time1 | Time2 | Null | 订单保存事务 |
4、将变更数据基于事务标识依次序写入到数据缓冲区中如下：
5、对写入到数据缓冲区的数据添加数据锁如下：
| 锁标识 | 数据键标识 | 锁类型 | 创建时间 |
| Lock1 | GUID1 | 更新 | Time3 |
| Lock2 | GUID2 | 插入 | Time4 |
| Lock3 | GUID3 | 删除 | Time5 |
| Lock4 | GUID4 | 更新 | Time6 |
6、当所有变更数据在数据缓冲区缓冲完成后，启动数据库事务，将数据缓冲区中的内容根据变更类型形成如下SQL编程语言，并执行用户程序，对数据缓冲区的数据进行集中提交：
| 事务标识 | 键 | 变更类型 | 变更时间 | SQL |
| T1 | GUID1 | 更新 | Time3 | Update… |
| T1 | GUID2 | 插入 | Time4 | Insert… |
| T1 | GUID3 | 删除 | Time5 | Delete… |
| T1 | GUID4 | 更新 | Time6 | Update… |
经过本发明的两段式提交的事务控制方法对该订单处理后的主表提交的变更数据如下表3所示：
表3
| ID | Code | Sum | 变更类型 |
| GUID1 | Code1 | 100 | 更新 |
经过本发明的两段式提交的事务控制方法对该订单处理后的明细表提交的变更数据如下表4所示：
表4
| ID | OrderID | GOODSID | Sum | 变更类型 |
| GUID2 | GUID1 | GOOD1 | 20 | 插入 |
| GUID3 | GUID1 | GOOD2 | 30 | 删除 |
| GUID4 | GUID1 | GOOD3 | 110 | 更新 |
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种两段式提交的事务控制方法，其特征在于：包括以下阶段：
(一)启动逻辑事务：
1.1、在事务管理列表中登记该逻辑事务；
1.2、建立逻辑事务数据缓冲区；
1.3、将逻辑事务状态标记为启动，返回事务标识；
(二)将变更数据提交到逻辑事务数据缓冲区；
(三)提交逻辑事务。
2.根据权利要求1所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：步骤1.1所述事务管理列表是一个逻辑事务的记录列表，列表中每一行包含但不限于以下属性：事务标识、事务状态、事务创建时间、事务启动时间、事务完成时间和事务描述；所述事务状态为枚举类型属性，包含已创建、已启动、提交中、已完成、取消中和已取消六个枚举值。
3.根据权利要求2所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：在向事务管理列表中登记时，自动生成一个事务的唯一标识，且设置事务状态为已创建。
4.根据权利要求1、2或3所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：步骤1.2所述的逻辑事务数据缓冲区为一个基于键值对的索引结构，键为数据缓冲区中的数据标识，值为一个变更数据结构，所述变更数据结构包含变更类型、变更时间和变更内容，其中变更类型是一个枚举类型属性，包含插入、更新和删除三个枚举值，变更内容为一个内存对象。
5.根据权利要求4所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：每一个逻辑事务对应一个数据缓冲区。
6.根据权利要求5所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：阶段(二)具体包括以下步骤：
2.1、将变更数据基于事务标识依次序写入到数据缓冲区：变更数据的写入按照数据缓冲区的键值对变更数据结构的要求进行，其可以分多次写入；
2.2、对写入的不同的变更数据添加数据锁，进行数据隔离：基于数据缓冲区的键值及变更数据的变更类型，向锁管理列表中添加相应的数据锁，所述锁管理列表是一个可检索的列表数据结构，锁管理列表中的一项即为一个数据锁描述，数据锁描述包含锁标识、数据键标识、锁类型及创建时间。
7.根据权利要求6所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：向锁管理列表中添加数据锁前，先对锁管理列表进行检索是否已存在重复的数据键标识；锁提交列队提供轮询机制，检查数据锁请求是否可执行；锁提交列队提供轮询超时机制，判断锁请求是否超时。
8.根据权利要求7所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：阶段(三)具体包括以下步骤：
3.1、构造数据库操作语句：根据逻辑事务的数据缓冲区的变更数据构造数据库操作语句，构造方式可基于ORM框架或提供扩展机制，由扩展程序实现；
3.2、启动数据库事务，并将逻辑事务状态置为提交中；
3.3、批量执行数据库操作语句：批量执行应按照变更数据的时间顺序进行；
3.4、提交数据库事务；
3.5、从事务管理列表中清理该逻辑事务：清理事务包括：删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务管理列表中将该事务置为已完成。
9.根据权利要求8所述的两段式提交的事务控制方法，其特征在于：若逻辑事务执行过程中发生异常，则回滚该逻辑事务，包括以下步骤：
3.6、回滚数据库事务；
3.7、从事务列表中清理该事务：清理事务包括：将逻辑事务状态置为取消中、删除该事务的所有数据锁、删除该事务对应的数据缓冲区、从事务列表中将该事务置为已取消。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |