Протоколы управления транзакциями в СУБД реального времени

В отличие от классических СУБД в системе реального времени с каждой транзакцией ассоциируется директивный срок, т.е. момент времени, до которого транзакция должна быть завершена.

По типу директивных сроков СУБДРВ можно разделить на три основные группы: с жесткими, крепкими и мягкими директивными сроками [79]. В системе с жесткими директивными сроками любая задержка эквивалентна катастрофе, а с крепкими и мягкими директивными сроками только понижает производительность системы. Различие последних состоит в том, что в системе с крепкими директивными сроками транзакция, пропустившая свой директивный срок, выкидывается из системы, а в системе с мягкими директивными сроками такая транзакция просто становится менее значимой, но все еще может быть с пользой завершена.

Формально различие между типами директивных сроков можно описать при помощи функции полезности транзакции в зависимости от времени завершения. На рисунке 4.9.1 показан вид этой функции для всех трех типов систем.

По достижении директивного срока в системах первого типа транзакция становится «вредной», т.е. имеет отрицательную полезность. Если же директивные сроки крепкие, то транзакция просто становится бесполезной, но не «вредной». А в системах с мягкими директивными сроками полезность транзакции начинает постепенно уменьшаться с увеличением времени опоздания.

Рисунок 4.9.1 – Функция полезности для систем с мягкими, крепкими и жесткими директивными сроками

Еще одним важным отличием от случая классических СУБД является использование других критериев производительности. В классических СУБД производительность обычно измеряется как среднее число завершившихся транзакций в единицу времени, а в системе, работающей в реальном времени, на первый план выходят другие параметры − количество транзакций, пропустивших свои директивные сроки, среднее опоздание транзакций и т. п. Производительность же обычно меряют при помощи величины, которая зависит от нескольких таких параметров.

Способы вычисления этих величин сильно отличаются для разных типов СУБД реального времени. Так, например, в системах с крепкими директивными сроками среднее время опоздания транзакций не играет никакой роли, в то время как в системах с мягкими директивными сроками этот параметр довольно полезен [79].

Отличие критериев производительности, используемых в базах данных реального времени, от тех, что используются в классических СУБД, является основной причиной далеко не лучшей производительности при применении в системах реального времени классических протоколов управления транзакциями. Это, очевидным образом, влечет необходимость использования в таких системах других протоколов, которые лучше справляются со специфическими требованиями систем реального времени.

Используемые в СУБД реального времени протоколы должны использовать приоритеты транзакций, основанные на их директивных сроках, при разрешении конфликтов для того, чтобы гарантировать, что транзакция с большим приоритетом не будет задержана транзакцией с меньшим приоритетом. Это требование совершенно не учитывается в классических протоколах и это является одной из основных причин их неудовлетворительной производительности.

В течение последних 10 лет для систем реального времени был предложен ряд специфических протоколов с улучшенными характеристиками для систем реального времени. Среди них есть как модификации классических пессимистических и оптимистических протоколов [79], так совершенно новые, созданные специально для систем реального времени, протоколы [79].