移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法 【技术领域】
本发明涉及移动计算系统，尤其涉及一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法。
背景技术
由于无线通信技术的发展和移动通信设备的普及，产生了一种移动计算环境，其中，能够在移动中为用户提供不同的信息。
当需要由用户通过移动终端或者签署帐单操作而实现订购的总处理，而不能完成子操作的一部分，从而导致不能对整个操作进行处理的时候，使用移动计算环境中的事务处理。
即，事务处理是子操作部分全部成功时，用于成功执行的操作的处理功能。因此，一个事务处理是由一个或多个运算单元组成的。
在移动计算环境中，事务处理受限于主机的移动性、频繁的断开、有限的带宽、电池容量等等。因此，为了在移动计算环境中尽可能地减少有限带宽的使用，并且提高移动事务的响应时间，提出了一种高速缓存(cache)技术，其中，移动主机对经常访问的数据进行缓存。
图1显示的是普通结构的移动计算网络的一个示例。
一般说来，移动计算网络包括固定主机，其通过电线连接到固定网络(有线网)，并且是不可移动的；和可移动地移动主机。
将具有无线通信接口并提供服务的固定主机称为移动服务器20，将与移动服务器20进行无线通信的移动主机称为移动客户端10。
将移动服务器20可以提供服务的区域称为“小区”，而位于同一小区中的移动客户端10通过无线信道与同一移动服务器20进行通信。小区可以通过蜂窝连接或通过无线LAN(局域网)构成。
通常，移动服务器20具有很宽的带宽和大量的电池。由于移动服务器20利用有线网络30进行通信，所以能够实现可靠的通信。
同时，移动客户端10具有有限的带宽和电池，并且通过无线网络进行通信，从而降低了其可靠性。
即使在移动中或者断开连接时，移动客户10也能够利用高速缓存的数据而实现事务处理。移动客户端10所提交的事务称为移动事务。
如果在移动服务器20中对与移动客户端10的高速缓存中所缓存的数据相同的数据进行更新，则移动服务器20广播一个无效报告(IR)消息，通知移动客户端10所缓存的数据已经更新，以保持移动客户端10的高速缓存一致性。
然而，由于移动计算网络具有有限的带宽，所以在移动客户端10和移动服务器20之间频繁的消息交换造成了带宽的瓶颈现象。
从而，优选的是移动服务器20尽可能地减少与移动客户端10的通信，并且通知移动客户端10是否更新了数据。因此，移动服务器20定时收集所更新的信息，并且周期性地向移动客户端10广播无效报告消息。
此时，在接收到周期性广播的无效报告消息之前，移动客户端10不知道在移动服务器20中是否发生了数据更新。
移动事务处理的可串行性指的是，同时执行一个或多个事务处理得到的结果与顺序(串行)执行的结果相同。
然而，对于在移动服务器20中对所缓存的数据进行了更新的情况，由于在接收到关于无效报告消息的广播之前，移动客户端10不知道是否已经更新了数据，所以不能保证移动客户端10的高速缓存一致性，也不能保证移动事务处理的可串行性。
另外，在传统的移动计算环境中，当移动客户端执行只读移动事务处理并请求提交所执行的来自移动服务器的只读移动事务处理时，移动服务器根据提交请求，决定是提交还是撤消该只读移动事务处理，并且将决定的结果通知给移动客户端。
然后，移动客户端根据从移动服务器接收到的确定结果，提交或者撤消只读移动事务处理。因此，在传统的移动计算环境中，在移动服务器和移动客户端之间需要大量的发送和接收消息，这影响了有限带宽的有效使用。
另外，因为由移动服务器确定提交或者撤消在移动客户端上执行的只读移动事务处理，所以需要很长的响应时间。
还有，由于移动服务器还要确定移动客户端上执行的只读移动事务处理的提交/撤消，所以要承担大量的负载。
结合上面的参考是为了说明附加或另外的细节、特征和/或技术背景。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其能够有效地使用移动服务器和移动客户端之间的带宽，并且将移动服务器的负载分散到移动客户端。
本发明的另一个目的是提供一种时间标记跨度优化并行性控制(OCC-UTS2)协议，其能够在移动计算环境中，容易地保持移动客户端的事务处理高速缓存一致性。
本发明还有一个目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其中保持了事务处理高速缓存的一致性，从而移动客户端能够独立地执行只读移动事务处理的提交处理。
本发明还有一个目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其能够分散移动服务器的负载，并且使移动客户端能够检查时间标记上的事务处理高速缓存数据的一致性，从而减少移动服务器和移动客户端之间的发送和接收消息，并且独立地执行事务处理提交处理。
本发明还有一个目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其允许移动服务器为一个事务处理所更新的数据指定相同的更新时间标记，并允许移动客户端撤消使用无效数据的所有事务处理，从而能够保持多个数据之间的一致性。
本发明还有一个目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其能够基于时间标记执行移动事务处理提交处理，从而提供了快速的事务处理响应时间。
本发明还有一个目的是提供一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法，其允许移动客户端基于时间标记检查事务处理高速缓存数据的一致性，从而即使在即时缓存的数据中也能够保持一致性。
为了全部或部分地实现上述目的，提供了一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统，包括：移动服务器，用于周期性地广播无效报告消息；移动客户端，利用无效报告消息的时间标记对事务处理高速缓存进行无效处理，基于无效处理的结果，执行处理以保持事务处理高速缓存的一致性，并且执行所执行的只读移动事务处理的提交处理。
为了全部或部分地实现上述目的，提供了一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的方法，包括如下步骤：执行只读移动事务处理；如果周期性地接收到无效报告消息，则利用无效报告消息的时间标记对事务处理高速缓存执行无效处理，并检查正在读取和计算的数据之间的一致性；提交所执行的只读移动事务。
为了全部或部分地实现上述目的，提供了一种在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的方法，包括：移动服务器周期性地向移动客户端广播无效报告；利用时间标记跨度优化并行性控制(OCC-UTS2)协议，移动客户端实现只读移动事务处理的执行步骤和提交步骤。
本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。
【附图说明】
以下参照附图对本发明进行详细说明，其中相同的标号表示相同的元件。附图中：
图1显示的是普通移动计算网络的结构；
图2显示的是根据本发明，移动服务器和移动客户端的软件框图结构；
图3显示的是根据本发明，移动客户端执行只读移动事务处理的方法的流程图；
图4A和4B显示的是根据本发明，宣告移动客户端的事务处理高速缓存无效以及检查一致性的方法的流程图；
图5显示的是根据本发明，移动客户端提交只读移动事务处理的方法的流程图。
优选实施例详细说明
由于能够同时地实现事务处理，所以需要并行控制，以对同时发生的多个事务处理的执行进行管理。优化方法是一种控制并行性的常用方法，其基于大多数数据库操作彼此互不冲突的假设。此方法适用于通过读取或查询数据库而构建的只读事务处理。
另外，由于可以将移动客户端和移动服务器之间所需的消息交换最小化，本发明采用了优化并行控制。还有，本发明提出了时间标记跨度优化并行性控制(OCC-UTS2)协议，以方便对事务处理高速缓存一致性和无效进行检查，并且允许移动客户端独立地实现事务处理提交。
下面结合附图对本发明的优选实施例进行描述。
图1显示的是普通移动计算网络的结构，图2显示的是根据本发明，移动服务器和移动客户端的软件框图结构。
如图2所示，事务处理高速缓存一致性保持系统包括：移动服务器20，用于周期性地广播无效报告消息；移动客户端10，接收到无效报告后，执行只读移动事务处理，检查高速缓存的无效性和一致性，并且独立地执行只读移动事务处理的提交。
高速缓存是(数据，数据的更新时间标记或缓存时间标记)的集合。
移动服务器20包括无效报告进程21，用于周期性地广播无效报告(IR)消息；以及数据集提供进程22，用于在从移动客户端10接收到即时缓存请求时提供数据集。
IR消息具有广播时间标记(tsi)，并且包括数对更新数据和更新时间标记。广播时间标记(tsi)表示的是广播IR消息时的时间(tsi＝iL)，其中‘L’表示广播周期。更新时间标记表示具有最后更新的数据的事务处理的提交时间标记。使用IR消息来检查存在于移动客户端10中的事务处理高速缓存的数据无效性和一致性。
数据集包括有效数据和有效数据的更新时间标记。
移动客户端10包括：事务处理执行进程11，用于执行只读移动事务处理；高速缓存无效进程12，利用周期性接收到的无效报告消息，检查事务处理高速缓存的无效性；高速缓存一致性检查/保持进程13，通过撤销使用了在无效检查中被无效的数据的事务处理，从而保持事务处理高速缓存一致性；提交检查/处理进程14，利用执行了事务处理执行进程11的数据的缓存时间标记，执行即时生效提交处理和延迟生效提交处理。
即时生效提交处理方法是，如果事务处理执行进程11所访问的所有数据都具有相同的缓存时间标记，则立即执行只读事务处理的提交处理。
延迟生效提交处理方法是，如果事务处理执行进程11所访问的所有数据不是都具有相同的缓存时间标记，则延迟只读移动事务处理的提交/撤消决定，直到接收到下一个IR消息。在接收到下一个IR消息后，如果读取集中没有数据被宣告无效并从高速缓存中删除，则移动客户端10可以提交只读移动事务处理。
所述的读取集是(只读移动事务处理读取的数据，数据的缓存时间标记)的集合。
下面描述根据上面所述进行构建的在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的操作。
当一个事务处理对数个数据进行更新时，移动客户端20为相应的数据项指定相同的更新时间标记，这是当所有访问的数据具有相同的更新时间标记时，在对其进行检查后，移动客户端10能够稳定和即时地提交事务处理的基础。
另外，移动服务器20通过无线通信接口周期性地广播IR消息，以将更新数据的信息通知给移动客户端10。
当提交只读移动事务处理时，移动客户端10在事务处理高速缓存中取回缓存的数据，并且执行只读移动事务处理。同时，在所要求的时刻，即，在接收到IR消息的时刻，移动客户端10基于所接收的IR消息，检查事务处理高速缓存的无效性和一致性。然后，移动客户端10独立地实现只读移动事务处理的提交处理。
首先，下面对执行只读移动事务处理的过程进行描述。
图3显示的是根据本发明，移动客户端执行只读移动事务处理的方法的流程图。
如图3所示，当将只读移动事务处理提交给移动客户端10时(步骤S11)，事务处理执行进程11检查在高速缓存(事务处理高速缓存)中是否存在只读移动事务处理所请求的数据(步骤S12)。
如果在高速缓存中有所请求的数据，则事务处理执行进程11立即从高速缓存中取回所请求的数据，并且将其提供给只读移动事务处理(步骤S13)。
然而，如果在高速缓存中没有所要求的数据，则事务处理执行进程11将只读移动事务处理传输到移动服务器20，并且请求数据。然后，移动服务器20的数据集提供进程22将相应的数据集传输给移动客户端10。相应的数据集包括所请求的数据(j)和数据的更新时间标记(tj)。
移动客户端10从移动服务器20接收数据集(步骤S14)，将所接收的数据集的数据装载到高速缓存中，并且适当地改变数据的缓存时间标记(步骤S15～S17)。
即，移动客户端10的事务处理执行进程11将数据集的更新时间标记(tj)与最后的IR时间标记(即，最后接收的IR的广播时间标记：tslb)进行比较(步骤S15)。
如果数据集的更新时间标记(tj)小于最后的IR时间标记(tslb)，则事务处理执行进程11将载入高速缓存的数据的缓存时间标记(tcj)指定为最后IR时间标记(tslb)(步骤S16)。
然而，如果数据集的更新时间标记(tj)不小于最后的IR时间标记(tslb)，则事务处理执行进程11将数据的缓存时间标记(tcj)指定为更新时间标记(tj)(步骤S17)。
这样，移动客户端从移动服务器20接收数据，即时对其进行缓存，改变所缓存数据的缓存时间标记，以保持事务处理高速缓存的一致性，然后立即将所缓存的数据提供给只读移动事务处理(步骤S18)。
当移动客户端10处理只读移动事务处理的执行步骤时，如果其接收到由移动服务器20所周期广播的IR消息，则移动客户端10利用IR消息执行高速缓存无效处理和数据一致性检查。因此，周期性地接收到IR消息后，移动客户端10周期性地执行高速缓存无效处理和高速缓存数据一致性检查。现在描述移动客户端10的高速缓存无效处理和高速缓存数据一致性检查。
当执行只读移动事务处理时，移动客户端10独立地实现只读移动事务处理的提交处理。
图5显示的是根据本发明，移动客户端提交只读移动事务处理的方法的流程图。
移动客户端10的事务处理执行进程11执行只读移动事务处理，并且生成提交请求消息。
当移动客户端10的提交检查/处理进程14接收到提交请求消息时(步骤S41)，检查是否可以通过即时生效方法提交该只读移动事务处理(步骤S42)。
即，提交检查/处理进程14检查所执行的只读移动事务处理的读取集中包含的所有数据的缓存时间标记是否具有相同的值(步骤S43)。
如果包含在读取集中的所有数据中的缓存时间标记具有相同的值，则提交检查/处理进程14立即提交所执行的只读移动事务处理(步骤S44)。
然而，如果包含在读取集中的所有数据中的缓存时间标记不都是具有相同的值，则提交检查/处理进程14延迟提交/撤消的决定，直到接收到下一个IR消息(步骤S45)。即，提交检查/处理进程14将用于请求提交只读移动事务处理的提交请求消息放置到提交队列中。提交请求消息包括请求提交的只读移动事务处理的标识(ID)和事务处理的读取集。
下面描述移动客户端10的高速缓存无效处理和高速缓存数据一致性检查的操作。
图4A和4B显示的是根据本发明，宣告移动客户端的事务处理高速缓存无效的方法的流程图。
一旦移动客户端10接收到由移动服务器20周期性广播的IR消息(步骤S21)，移动客户端10的高速缓存无效进程12检查所接收的IR消息(IR(tsi))的广播时间标记(tsi)与最后的IR时间标记tslb之间的差异是否大于‘L’(广播周期)(步骤S22)。
如果广播时间标记(tsi)与最后IR时间标记tslb之间的差异大于‘L’，即，经过预定的时间之后接收到IR消息，则高速缓存无效进程12删除存储在高速缓存中的所有数据(步骤S23)。
但是，如果广播时间标记(tsi)与tslb之间的差异不大于‘L’，即，高速缓存无效进程12及时接收到了IR消息，则高速缓存无效进程12检查在高速缓存中是否有与IR消息中包含的数据相同的数据(步骤S24)。
如果在高速缓存中没有与包含在IR消息中的数据相同的数据，则高速缓存无效进程12将高速缓存中所有数据的缓存时间标记指定为广播时间标记(步骤S28)。这样，通过对未被宣告无效的数据的缓存时间标记进行更新，移动客户端能够独立执行只读移动事务处理的提交。
然而，如果在高速缓存中具有与包含在IR消息中的数据相同的数据，则高速缓存无效进程12检查包含在IR消息中的数据的更新时间标记(tj)是否大于高速缓存中相应数据的缓存时间标记(tcj)(步骤S25)。
如果更新时间标记(tj)大于缓存时间标记(tcj)，则高速缓存无效进程12从高速缓存中删除相应的数据，以使其无效(步骤S26)。
然而，如果更新时间标记(tj)不大于缓存时间标记(tcj)，则高速缓存无效进程12将缓存时间标记(tcj)指定为IR消息的广播时间标记(tsj)(步骤S27)。
高速缓存无效进程12将tslb指定为广播时间标记(tsj)(步骤S29)。
然后，提交检查/处理进程14检查提交队列是否为空(步骤S30)。如果提交队列不为空，则提交检查/处理进程14从提交队列中提出一个提交请求消息(步骤S31)。
如果提出的提交请求消息包含由高速缓存无效进程12从高速缓存中删除的数据，则提交检查/处理进程14撤消包含在提交请求消息中的只读移动事务处理(步骤S33)。
然而，如果提出的提交请求消息不包含被删除的数据，则提交检查/处理进程14对包含在提交请求消息中的只读移动事务处理进行提交(步骤S34)。
这样，提交检查/处理进程14接收下一个IR消息，高速缓存无效进程12使用该IR消息实现高速缓存的无效，然后，基于高速缓存无效处理结果，执行延迟生效提交处理。
在延迟生效提交处理后，高速缓存一致性检查/保持进程13检查是否还有其它使用了由高速缓存无效进程12从高速缓存中删除的数据的事务处理(步骤S35)。
如果还有其它的事务处理使用从高速缓存中删除的数据，则高速缓存一致性检查/保持进程13撤消相应的事务处理(步骤S36)。
这样，无论何时，当接收到IR消息时，移动客户端10周期性地执行高速缓存无效处理并保持高速缓存数据一致性。
如上所述，本发明的在移动计算环境中保持事务处理高速缓存一致性的系统和方法具有如下优点。
即，首先，通过将时间标记跨度优化并行性控制(OCC-UTS2)协议应用于只读移动事务处理，保证了只读移动事务处理的串行执行，能够保持移动客户端的高速缓存数据的一致性，而移动客户端能够独立地执行只读移动事务处理的提交处理。
第二，由于移动客户端基于时间标记检查事务处理高速缓存数据的一致性，并且独立地执行事务处理提交处理，所以能够分散移动服务器的负载，并且能够减少移动服务器和移动客户端之间的发送和接收消息。
第三，移动客户端处理只读移动事务处理时，完全消除了移动服务器和移动客户端之间用于控制并行性的消息发送和接收。这样，能够有效使用无线接口的带宽。
第四，由于移动服务器对由一个事务处理进行更新的数据指定相同的更新时间标记，而移动客户端撤消使用无效数据的所有事务处理，所以能够保持多个数据之间的一致性，而不是单个数据的一致性。
第五，由于移动客户端基于时间标记执行移动事务处理提交处理，所以能够提供快速的响应时间。
第六，无论何时，当移动客户端接收到IR消息时，即使对于未被无效的高速缓存数据，也利用IR消息对缓存时间标记进行更新。因此，能够保持移动客户端的高速缓存一致性。
最后，由于移动服务器与数据一起提供时间标记，所以即使移动客户端即时地对数据进行缓存，也能够保持高速缓存一致性，并且能够保证事务处理的串行执行。
上述的实施例和优点仅是示例性的，并不构成对本发明的限定。本发明可以适用于其他类型的设备。本发明的描述仅是说明性的，并不限制权利要求的范围。对于本领域技术人员，显然可以有各种替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，它不仅是结构等同的，也包括同等的结构。