CN1399747A - 使用数据库的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种改进数据库使用性能的方法和数据库系统。该方法包括确定一个指令或操作(22)是向数据库添加信息还是从数据库删除信息。对于添加操作，先将信息添加到一个“出”表(23)，该表用来在实际更新数据库之前检索对象或条目。对于删除操作，先将信息从数据库中删除到一个“入”表(25)，该表用来查找数据库中的对象。优选情况下，对于添加操作，信息先添加到“出”表，再添加到“入”表(24)，对于删除操作，优选情况下，先从“入”表删除，再从“出”表删除。

Description

使用数据库的方法和装置
技术领域
本申请涉及数据库的使用性能，特别涉及改变其内容时数据库的性能。本申请有关系数据库，更具体地说，是目录服务数据库的一个，但不一定是唯一的一个应用程序。本发明的另一种形式涉及提供目录服务使用的数据库的性能。但是，本发明不应只限于这种应用。
技术背景
本发明所要解决的部分问题，源自数据库中一种称为“数据库隔离级别”的情况。隔离级别允许用户在一致性和并发性之间指定一种适当的折中选择。在数据的一致性和准确性并非必要的情况下，本功能可能提高并发性。
许多数据库支持ANSI/ISO SQL 92标准所定义的隔离级别。这些级别是：未提交读(RU)、提交读(RC)、可重复读(RR)和可串行读。
最高的隔离级别被称为“可串行读”，因为并发执行可串行事务等价于串行执行事务。可串行读级别对应用程序的编程人员提供了最高程度的保护，即高度隔离。但是，这种高度隔离经常导致并发程度低。在较低隔离程度时，更多的事务可以并发运行，但会在数据中引入一些不一致性。ANSI/ISO SQL92标识了会在执行并发事务时出现的三种不一致性：
1.“脏读”：事务T1修改了一行。事务T2然后在事务T1执行一次COMMIT之前读取该行。如果T1然后执行ROLLBACK，T2将读一个从未提交并因而被认为从不存在的行。
2.“不可重复读”：事务T1读取一行。事务T2然后修改或删除该行并执行一次COMMIT。如果T1接着试图重读该行，则可以接收所修改的值或发现该行已被删除。
3.“幻象读”：事务T1读取了满足某<搜索条件>的N行的集合。事务T2然后执行SQL语句(或指令)，该语句(或指令)生成能满足事务T1所用<搜索条件>的一行或多行。如果事务T1用同样的<搜索条件>重复初始读，则获得不同的行集合。
如下表1显示了ANSI/ISO SQL92标准如何定义对于给定隔离级别，哪些不一致性是可能的(是)，哪些不一致性是不可能的(否)。
    脏读   不可重复读     幻象读
    未提交读     是     是     是
    提交读     否     是     是
    可重复读     否     否     是
    可串行读     否     否     否
                    表1
于是，可以看出“可串行读级别提供了最高的隔离级别且不一致的可能性最低，这通常导致最低的性能水平。相反，“未提交读”则提供了最低的隔离级别且不一致的可能性最高，这通常导致最高的性能水平。
以下说明了隔离级别之所以是一个问题的原因。使用数据库时，一个用户可能正等待更新一行，而另一个用户可能正要读取同样一行。根据所选择的隔离级别，数据库可能在正在更新行时锁定该行，从而使得该行无法被读取。如果只对一个用户，这可能不算一个严重的问题，但如果有许多用户，甚至可能上千个用户正要读取一个数据库，这样一个“锁”就会极大地浪费用户的时间。如果更新花费很长时间，这只会使延迟其他用户的读操作的问题更加严重。
解决该问题的一种方法是通过选择一个较低的隔离级别允许读取和更新并发继续。但这会带来其他问题。如果在更新过程中未锁定读取，读功能可能是在所谓“脏页”上进行的一次“脏读”，即所读取的内容可能在中途发生过更改。为了说明此问题，设想一个工资表数据库，第一个应用遍及整个数据库，将每个工资表条目提高10％，而并发执行的第二个应用正读取该数据库。如果在第一个应用更新了一半的数据库条目十，第二个应用读取了全部数据库条目，并执行了校验和操作以检查读的有效性，就会发现检查结果即非之前值，也非之后值。实际上，在发生读取操作时，一半的数据库条目已被提高了10％，而另一半的数据库条目尚未提高10％。因此，在上述特定的实例中，可以认为在较高的隔离级别运行更为恰当，但是，如果在较高隔离级别执行读操作，读取的性能或速度将再度降低。
在目录服务环境中，数据库/应用程序通常需要较高的性能，数据库/应用程序对“对象”和元数据设计进行处理。可以将目录系统设置在一个相对低的隔离级别以改进性能。但是，在较低的隔离级别，如上所述，会存在“脏读”的问题。某些目录系统的设计使用了一种表结构，该表结构如图1所示，包括“入”表和“出”表。
使用“入”表和“出”表的意图在于，搜索可以在“入”表，例如搜索表上进行，搜索结果可以基于“出”表，例如条目表。在图1中，假定调用了对RICK的搜索。搜索将发现RICK的条目号是123，然后从条目表的条目123读取结果，以及与该条目相关的存储的信息。
在搜索表、条目表和其他所选表中增加行可以在这些表中增加信息。信息也可以存储在原始表和/或规范化表中。但是，如果在添加行的过程完成之前执行了读操作，则并非要添加到条目表的所有信息都能返回，因为并不是所有信息都已添加完毕。这就是所谓的“部分条目添加效果”，其本身表明部分(非全部)所添加的信息会出现在读取结果中。如果是这样，所读取的信息只有部分是正确的。相反，还有称之为“部分条目删除效果”，在从表删除行的删除操作中，在删除操作完成之前执行一次搜索。从该搜索的返回的信息可能不包括已经删除的信息(或即将在搜索后删除的信息)。类似地，还有一种称为“部分条目修改效果”，这其实是上面概括的添加和删除操作的组合，其中，数据库中特定条目的特性被添加或删除。
上文所述的问题也可以称为“更新”问题，或部分条目问题。在现有技术中，还有另一个问题，可以称为部分条目复制问题。部分条目复制这一问题源自使用数据库复制技术对两个独立系统进行复制的情况。在这一复制环境中，需要将“主”数据库系统上发生的任何操作在一个或多个“从”数据库上进行复制。因此，当在主数据库系统上添加、删除或修改了一个条目时，还需要在从数据库系统上复制任何添加、删除或修改操作。
之所以把这种局部条目复制当成一个问题，是因为在“主”数据库系统上的更新可能快，而在从数据库系统上复制时，通常则相当慢。因此，根据网络交通和系统配置，这种复制可能花上几秒钟而不是几毫秒。局部条目复制的这种延迟问题，在用户来说，感觉是很明显的。而且，对于相对较大的数据库，如果并行执行多次更新，这一问题会更加严重。
发明内容
本申请提供了一种方法，用来改进数据库(或数据库系统)的使用性能。在一个实施例中，该方法包括确定是否有一条指令或操作在数据库中添加信息或从数据库删除信息。对于添加操作，在实际更新数据库之前，首先将信息添加到用于检索对象(或条目)的“出”表。优选情况下，对于添加操作，在将信息添加到“出”表后，将信息添加到“入”表。优选情况下，对于删除操作，在将信息从“入”表删除后，再从“出”表删除。
根据本发明，执行添加条目操作时，信息首先添加到条目表，也就是“出”表，这样信息一开始就不可见。然后将信息添加到搜索表，即“入”表，这样，该信息就是可见并且可搜索的，使得所有相应的信息都能检索到。因此，根据本发明的此实施例，在使要添加到数据库的信息变得可见之前，首先在一个不可见表中预先建立这些信息。结果，如果在完成“入”表和“出”表之前搜索信息，“入”表将是不活动的，搜索返回一个局部更新的结果。换句话讲，随着将行添加到“入”表，条目逐渐变得可见，搜索(“入”表特性)时，如果找到一个局部可见条目，则读取一个完整的条目。
对于一个删除条目的操作，则相反。对于删除条目操作，信息首先从“入”表删除，然后从“出”表删除。因此，首先删除的是可见性，然后删除的则是内容。
在一个X.500目录系统中，服务(或操作)的目录项被称为添加条目(用于添加信息)、删除条目(用于删除信息)和修改条目(用于修改信息)。
在复制操作的实例中，本申请如上所述，以添加、删除或修改条目的同样顺序转发复制信息。因此，如果主数据库系统的“入”表先被更新，则此更新可以进入复制队列，以便按照与主数据库系统相同的顺序复制从数据库系统。
修改条目操作是添加和删除操作的组合。修改条目操作是更新操作的集合，通常是一组修改序列，如添加一个特性或值，或删除一个特性或值。因此，在添加特性或值时，使用“出”表/“入”表技术，而在删除特性或值时，使用“入”表/“出”表技术。在一次修改条目操作中，可以有零次或多次添加特性、添加值、删除特性和/或删除值的操作。
附图说明
下面将结合附图说明本发明的一个优选实施例，附图包括：
图1说明了“入”/“出”表的结构；
图2说明根据本申请的一个实施例，在一个示意表格中进行的添加、删除或修改操作；
图3说明根据本申请的一个实施例，一个示意表格中的复制序列。
优选实施例的详细说明
为了帮助说明本申请的一个实施例，在此全文引用了PCT/AU95/00560(1997年5月22日提出的美国序列号08/793,575)作为参考。上述公开文本对X.500目录系统的“添加条目”、“删除条目”和“修改条目”操作进行了详细说明。但是，应该注意，本申请不限于PCT/AU95/00560(1997年5月22日提出的美国序列号08/793,575)中公开的目录系统，并且可以与任何带有“入”/“出”表设计的数据库系统一起使用。
为了举例说明本实施例，将使用上述X.500目录系统操作。但是，还应理解的是，本申请的主题可以与其他指令(或操作)和数据库系统一起使用。
添加条目操作
添加条目操作用来向目录信息树(DIT)添加一个叶条目(如对象条目或别名条目)。下面的表2说明了X.500定义的一个例子。
    参数     说明
    对象     要添加的条目的区别名
    条目     要添加的特性集合
    公共参数     要添加的控制的可选集合
    结果     说明
    NULL     NULL
                   表2添加条目操作的一般步骤如下：
●使用DIT表，沿树走到要添加的条目的父条目(父EID)。
●使用DIT表，检查该条目是否存在(如，检查RDN＝新RDN，且PARENT＝父EID)。
●如果该条目不存在，分配一个新的条目标识符(EID)并添加该条目。将信息插入到DIT表，姓名表，树表，搜索表，条目表，如果条目是一个别名条目，则插入到别名表。
下面将说明根据本发明处理添加条目操作的示例。
示例本示例的目的是在区别名(DN)为“Datacraft/Marketing”的对象下面，添加一个具有下列特性和值的对象。
姓[Delahunty]
名[Mary]
职务[市场经理]
电话号码[(03)727-9523]
要实现此目的，首先使用TreeWalk获得基本对象DN的EID。该基本对象的EID是“12”。
使用DIT表，查找一个重复的条目，即，PARENT＝12，且RDN＝“Mary Delahunty”。在本示例中，没有重复。
在表中添加下列所示的行。
DIT
    EID     PARENT     ALIAS     RDN
    33     11     0     MaryDelahunty
 姓名
    EID     RAW
    33     [Mary Delahunty]
  树
    EID     PATH
    33     1.12.21
 搜索
    EID     AID     VID     DISTING     NORM
    33     0     0     0     2.5.6.7
    33     3     0     1     DELAHUNTY
    33     4     0     1     MARY
    33     12     0     0     市场经理
    33     20     0     0     03 727-9523
  条目
    EID     AID     VID     RAW
    33     0     0     2.5.6.7
    33     3     0     DELAHUNTY
    33     4     0     MARY
    33     12     0     市场经理
    33     20     0     03 727-9523
根据本发明，并参考图2，首先检查指令(步骤21)是添加信息还是删除信息(步骤22)。这里，是添加信息，因此，信息将首先添加到“出”表(步骤23)，并在此之后添加到“入”表(步骤24)。可以看出，对于一个“添加条目”的操作，首先添加的是“出”表，然后才是“入”表。因此，结合上例，信息将首先添加到条目表和姓名表(这两个表是“出”表)，然后才添加到搜索表、DIT表和树表(这几个表是“入”表)。
删除条目操作
删除条目操作用来从目录信息树(DIT)删除一个叶条目(如对象条目或别名条目)。下面的表3说明了X.500定义的一个例子。
    参数     说明
    对象     要删除的条目的区别名
    公共参数     要添加的控制的可选集合
    结果     说明
    NULL     NULL
                     表3删除条目操作的一般步骤如下：
●使用DIT表，沿树走以获得基本对象的EID。
●如果该条目存在，且是一个叶条目，则对于EID＝所选对象的EID的条件，从DIT表姓名表，树表，搜索表，条目表删除信息，如果条目是一个别名条目，则从该别名表删除信息。
●如果该条目不存在，分配一个新的条目标识符(EID)并添加该条目。将信息插入到DIT表，姓名表，树表，搜索表，条目表，如果条目是一个别名条目，则插入到别名表。下面将说明根据本发明处理删除条目操作的示例。
示例
本示例的目的是删除一个区别名(DN)为“Datacraft/Marketing/Mary Delahunty”的对象。
要实现此目的，首先使用TreeWalk获得基本对象DN的EID。该基本对象的EID是“21”。检查是否没有PARENT＝21的条目。删除添加到DIT表，姓名表，树表，搜索表和条目表(参考上述添加条目示例)中EID＝21的所有行。
根据本申请，再次参考图2，首先检查指令(步骤21)是添加信息还是删除信息(步骤22)。这里，是删除信息，因此，将首先从“入”表删除信息(步骤25)，并在此之后从“出”表删除信息(步骤26)。可以看出，对于一个“删除条目”的操作，首先删除的是“入”表中的信息，然后再删除“出”表的信息。因此，结合上例，信息将首先从搜索表、DIT表和树表(这几个表是“入”表)删除，然后再从条目表和姓名表(这两个表是“出”表)删除。
修改条目操作
修改条目操作用来对数据库中的单个条目进行一个或多个下列修改。下面的表4说明了X.500定义的一个例子。
    参数     说明
    对象     要修改的条目的区别名
    更改     修改列表
    公共参数     要添加的控制的可选集合
    结果     说明
    NULL     NULL
                     表4修改条目操作的一般步骤如下：
●使用DIT表，沿树走以获得所选对象的EID。
●对于所选对象，根据本申请的上述方法，执行一个或多个下列动作：添加值、删除值、添加特性、删除特性。
完成每个动作所需的操作如下：
添加值
如果特性存在，先将值添加到条目表，即“入”表，然后添加到搜索表，即“出”表。进行检查以确定对于现有值，该特性是单值还是多值。如果是多值特性，则进行重复值的检查。如果发现了重复值，则不添加该特性值。
删除值
如果值存在，则先从搜索表(即“出”表)删除值，再从条目表(即“入”表)删除。优选情况下，不删除区别名值。
添加特性
如果特性不存在，先将特性值添加到条目表(即“入”表)，然后再添加到搜索表(即“出”表)。
删除特性
对于条目表和搜索表，如果特性存在，则先从搜索表删除，再从条目表删除。优选情况下，删除AID＝attr且EID＝基本对象的值，但不删除Naming特性。
示例
下面将说明修改操作的示例：
本示例的目的是对条目“Datacraft/sales/NetworkProducts/Chris Masters”进行下列修改：
●删除特性和值    电话号码    018-042671
●修改特性和值    职务        销售助理
下面的搜索表和条目表反应了这些修改。
         搜索
    EID     AID     VID     DISTING     NORM
    30     0     0     0     2.5.6.7
    30     3     0     1     CHRIS
    30     4     0     1     MASTERS
    30     12     0     0     销售助理
    30     20     0     0     03727-9456
  条目
    EID     AID     VID     RAW
    30     0     0     [2.5.6.7]
    30     3     0     [Chris]
    30     4     0     [Masters]
    30     12     0     [销售助理]
    30     20     0     [(03)727-9456]
根据本申请方法的一个实施例，修改条目操作将执行如下：
添加一个新特性：
先将特性添加到一个“出”表，如条目表，然后添加到“入”表，如搜索表。这可按照上面结合图2的有关“添加条目”的顺序来完成。接着，图2所表示的处理确定该指令是否是“修改”指令的一部分(步骤27)，如果是，则进一步确定该指令是否完成(步骤28)，此处尚未完成，于是返回到22以执行序列接下来的部分。
删除一个特性：
先从“入”表，如搜索表删除，再从“出”表，如条目表和姓名表删除。一旦完成了添加或删除操作，便确定一条指令是否是修改指令的一部分(步骤27)，如果“是”，该过程返回到步骤22以执行接下来的添加或删除条目操作。
添加特性值：
先将特性值添加到一个“出”表，如条目表，然后添加到“入”表，如搜索表。一旦添加了特性值，便确定一条指令是否是修改指令的一部分(步骤27)，如果“是”，该过程返回到步骤22以执行接下来的添加或删除条目操作。
删除特性值：
先从“入”表，如搜索表删除，再从“出”表，如条目表和姓名表删除特性值。再次确定一条指令是否是修改指令的一部分(步骤27)。这时，确定结果是“否”，则过程结束(图3中的步骤31和33)。
有些目录协议定义了一个特性“替换”操作。通过删除和添加操作序列可以执行该操作。还应注意本申请有一般的用途，文中所述的实施例只是说明性的，并不是实施本发明的唯一形式。
数据库系统复制
在从主数据库系统向一个或多个从数据库系统复制时，本申请调用了一系列操作，如，添加条目，删除条目和/或修改条目，这些操作在从数据库系统中执行的顺序与更新主数据库系统时执行的顺序相同。因此，参照图3，是否需要复制操作在步骤31判断，如果需要，则根据主数据库记录或主数据库序列的记录(如果未在主数据库上存储)执行复制(步骤32)。因此，获得或存取了主数据库操作序列的记录，并执行了复制。在复制过程中，此信息被传送到从数据库系统，并在从数据库系统中执行。该过程在复制序列结束时结束(步骤33)。
虽然在本说明书中给出了许多实例，应该注意，本申请的系统和方法不应只限于那些用做举例的操作。本申请适用于基于上述出/入或入/出技术的各种操作或指令。
尽管是针对PCT/AU95/00560(1997年5月22日提出的美国序列号08/793,575)中公开的表结构进行说明，本申请同样适用于任何将“入”(可搜索特性)与“出”(可以检索的信息)分离的表结构。本申请涉及用于执行指令或操作的方法/装置，或在其上执行操作或指令的结构。

Claims (14)

1.一改进数据库系统使用性能的方法，该方法包括：
确定一个指令或操作是向数据库系统添加信息，还是从数据库系统删除信息，其中，对于添加操作，先将信息添加到“出”表，对于删除操作，先从“入”表删除信息。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，信息先添加到“出”表，再添加到“入”表。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，先从“入”表删除信息，再从“出”表删除信息。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步确定指令是否修改信息，如果是，则即执行添加操作，也执行删除操作。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过目录系统，如X.500或LDAP执行指令。
6.一种从主数据库向从数据库复制数据的方法，每个数据库都有在“入”表和“出”表中组织的信息，该方法包括：
通过确定一个指令或操作是向数据库系统添加信息，还是从数据库系统删除信息来更新主数据库，其中，对于添加操作，先将信息添加到“出”表，对于删除操作，先从“入”表删除信息。
根据用于主数据库的同样方法，更新从数据库。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，用于主数据库的更新过程在传送到从数据库之前，先放入一个复制队列。
8.根据权利要求6中的方法，其特征在于，在主数据库中更新的信息在传送到从数据库之前，先放入一个复制队列。
9.根据权利要求6中的方法，其特征在于，更新从数据库使用的指令或操作与更新主数据库相同。
10.根据权利要求6中的方法，其特征在于，指令通过目录系统，如X.500或LDAP来执行。
11.一种目录服务构造，包括
一个使用多个表的数据库，每个表有多行和多列，并存储任意数据；以及
通过确定一个指令或操作是向数据库系统添加信息，还是从数据库系统删除信息来处理指令或信息的装置，其中，对于添加操作，先将信息添加到“出”表，对于删除操作，先从“入”表删除信息。
12.根据权利要求11的构造，其特征在于，所述构造是诸如X.500或LDAP服务的目录服务。
13.一种目录服务构造，包括：
一个使用多个表的主数据库，每个表有多行和多列，并存储任意数据；
一个使用多个表的从数据库，每个表有多行和多列，并存储任意数据；
在主数据库和从数据库之间进行复制的装置，其中通过确定一个指令或操作是向数据库系统添加信息，还是从数据库系统删除信息来更新主数据库，其中，对于添加操作，先将信息添加到“出”表，对于删除操作，先从“入”表删除信息；以及
从数据库根据用于主数据库的同样方法进行更新。
14.根据权利要求13的构造，其特征在于，所述构造是诸如X.500或LDAP服务的目录服务。
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