CN102306205A - 一种事务分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种事务分配方法和装置，用于在非对称式多处理器集群中，根据事务的事务内并行度将事务分配到合适的中央处理器CPU中执行。本发明实施例方法包括：获取队列中的每个事务的事务内并行度；根据所述事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序；根据CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序；将所述排序后的队列中的事务依次分配给所述排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。通过实施本发明的技术方案，能够解决非对称式多处理器集群负载失衡的问题，提高数据库管理系统的性能。

Description

一种事务分配方法和装置

技术领域

本发明涉及数据库技术领域，尤其涉及一种事务分配方法和装置。

背景技术

数据库管理系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理核心机构。数据库管理系统中访问并可能更新数据库中各种数据的一个程序执行单元称为事务，数据库管理系统中事务的运行任务由中央处理器(Central Processing Unit，CPU)来承担。起初，数据库管理系统只使用单个单核CPU来执行事务，后来，随着用户应用水平的提高，只使用单个单核CPU已经很难满足实际应用的需求，因而各厂商纷纷通过采用对称式多处理器(Symmetric Multi Processor，SMP)集群来解决这一问题。所谓SMP系统是指汇集了多个单核CPU的数据库事务执行集群，数据库管理系统将事务对称地分配于SMP集群之上执行，极大地提高了系统的数据处理能力。

目前，多核CPU技术的出现，大大提高了单个CPU的处理能力，因为多核CPU适合用于执行事务内并行度较高的事务。同时，数据库管理中，用户应用水平还在不断提高，为了满足更高的实际应用的需求，用户在SMP集群中装备多核CPU，多核CPU可以对同一个事务中的多条语句进行并行执行，使得集群的处理能力大为增强。集群中装备有核数不等的CPU，不再是对称式多处理器SMP集群，而产生一种新的非对称式多处理器集群。

但是，对非对称式多处理器集群而言，目前的事务分配方法为随机分配CPU用于执行事务，这样可能导致核数多的CPU执行事务内并行度低的事务，而核少的CPU执行事务内并行度高的事务，造成非对称式多处理器集群负载失衡的问题，降低了数据库管理系统的性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种事务分配方法和装置，用于在非对称式多处理器集群中，根据事务的事务内并行度将事务分配到合适的CPU中执行，解决非对称式多处理器集群负载失衡的问题，提高数据库管理系统的性能。

一种事务分配方法，包括：

获取队列中的每个事务的事务内并行度；

根据所述事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序；

根据中央处理器CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序；

将所述排序后的队列中的事务依次分配给所述排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

一种事务分配装置，包括：

并行度获取模块，用于获取队列中的每个事务的事务内并行度；

事务排序模块，用于根据所述事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序；

中央处理器CPU排序模块，用于根据中央处理器CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序；

分配模块，用于将所述排序后的队列中的事务依次分配给所述排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

根据事务的事务内并行度，按照排序规则对事务进行排序，再根据CPU的核数，按照前述的排序规则对空闲CPU进行排序，最后将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

附图说明

图1为本发明第一实施例的事务分配方法基本流程图；

图2为本发明第二实施例的事务分配方法详细流程图；

图3为本发明第二实施例举例事务的资源前趋图；

图4为本发明第三实施例的事务分配方法详细流程图；

图5为本发明第三实施例举例事务的资源前趋图；

图6为本发明第四实施例的事务分配装置基本结构图；

图7为本发明第五实施例的事务分配装置详细结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种事务分配方法，用于在非对称式多处理器集群中，根据事务的事务内并行度将事务分配到合适的CPU中执行，解决非对称式多处理器集群负载失衡的问题，提高数据库管理系统的性能。本发明实施例还提供用于实现该方法的相关装置，以下将分别进行详细说明。

本发明第一实施例的事务分配方法基本流程请参见图1，主要包括步骤：

101、获取队列中的每个事务的事务内并行度。

数据库管理系统获取队列中每一个事务的事务内并行度。

其中，一个事务的事务内并行度为某个数值N，即该事务内最多有N条语句可并行执行，为了避免在执行该事务过程中出现可并行语句等待的情况，需要分配核数为N的CPU来执行该事务，这样则正好能够避免可并行的语句等待，同时也不会造成CPU资源的浪费。

102、根据事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序。

数据库管理系统根据步骤101中所获取的队列中的每个事务的事务内并行度，按照预先设定的排序规则对队列中的所有事务进行排序。

103、根据CPU的计算核数量，按照排序规则对系统中的空闲CPU进行排序。

数据库管理系统根据CPU的计算核数量，按照与步骤102中所使用的排序规则相同的排序规则对系统中的空闲CPU进行排序。

104、将排序后的队列中的事务依次分配给排序后的CPU中执行。

数据库管理系统将步骤102中排序后的队列中的事务依次分配给步骤103中排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，如此操作，完成事务分配工作。

本实施例中，步骤102和步骤103中所述的排序规则的设定需满足本实施例方法的实施需要，即按照该排序规则进行排序后的事务分配到按照该排序规则进行排序后CPU中执行，需使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

本实施例方法，首先获取事务的事务内并行度，根据事务的事务内并行度，按照排序规则对事务进行排序，再根据CPU的核数，按照前述的排序规则对空闲CPU进行排序，最后将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

本发明第二实施例将对第一实施例的事务分配方法进行详细描述，本发明第二实施例的事务分配方法详细流程请参见图2，主要包括步骤：

201、获取等待队列中每个事务中的每条语句的资源快照。

数据库管理系统对所述等待队列中每个事务中的每条语句进行预编译，即对其进行语法和词法分析。具体操作是找出语句中的操作关键字和操作对象。语句中的操作关键字有4个：选择select、插入insert、删除delete和更新update，其中，除select为读操作外，其余均为写操作。操作对象是指被操作的数据表。

经过上述语法分析和词法分析，可得到语句的资源快照，所述资源快照用于指示所述语句的读资源集合和写资源集合。例如，资源快照的形式为：

其中x代表事务的唯一编号，y代表事务中语句的顺序号，集合{A，B}代表读操作的操作对象为表A和表B的数据，集合{C}代表写操作把数据写入操作对象表C。集合{A，B}为语句的读资源集合，集合{C}为语句的写资源集合。

202、根据所述资源快照，获取所述语句的读资源集合和写资源集合。

资源快照用于指示所述等待队列中事务中的语句的读资源集合和写资源集合，系统可根据资源快照获取所述语句的读资源集合和写资源集合。

203、根据读资源集合和写资源集合，为等待队列中的每个事务建立资源前趋图。

数据库管理系统根据步骤202中所获取的读资源集合和写资源集合，为等待队列中的每个事务建立资源前趋图，所述资源前趋图指示所述事务中语句间的依赖关系。

其中，事务中的每条语句在资源前趋图中表示为一个节点。例如，一个事务中有9条语句，依次为E1～E9，任意两条语句：第一语句和第二语句有依赖关系，即第一语句的读资源集合和第二语句的写资源集合的交集不为空，或第一语句的写资源集合和第二语句的读资源集合的交集不为空，或第一语句的写资源集合和第二语句的写资源集合的交集不为空，则在代表第一语句和第二语句的两个节点间画一条有方向的线段，方向为由代表排序较前的语句的节点指向代表排序较后的语句的节点。假设为上述事务建立的资源前趋图如图3。

204、计算资源前趋图的宽度，资源前趋图的宽度等于事务的事务内并行度。

如图3所示的资源前趋图，计算图中入度为0的节点个数，图中只有E1的入度为0，记资源前趋图宽度为max＝1；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后E1以及以E1为起点的有向线段被去除，此时入度为0的节点个数为3，这三个节点为E2、E3和E4，因为本操作中入度为0的节点个数比上一操作中入度为0的节点的个数大，则记资源前趋图宽度为max＝3，否则保持max值不变；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为2，这两个节点为E4和E5，保持max＝3不变；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为4，这两个节点为E4、E6、E7和E8，记max＝4；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为3，这三个节点为E4、E8和E9，保持max＝4不变。所以获取到的所述资源前趋图的宽度为4，其事务的内事务并行度为4。

205、根据事务内并行度，按照降序排列规则对等待队列中的事务进行排序。

数据库管理系统根据步骤204中所获取的等待队列中的每个事务的事务内并行度，按照降序排列规则对等待队列中的所有事务进行排序。

206、根据CPU的计算核数量，按照降序排列规则对系统中的空闲CPU进行排序。

数据库管理系统根据CPU的计算核数量，按照与步骤205中相同的降序排列规则对系统中的空闲CPU进行排序。

207、将排序后的等待队列中的事务依次分配给排序后的CPU中执行。

数据库管理系统将步骤205中排序后的等待队列中的事务依次分配给步骤206中排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，如此操作，完成事务分配工作。

本实施例中，步骤205和步骤206中所述的排序规则的设定满足本实施例方法的实施需要，即按照降序排列规则进行排序后的事务分配到按照该排序规则进行排序后CPU中执行，使核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

本实施例方法，首先获取等待队列每个事务中每条语句的资源快照，通过所述资源快照获取语句的写资源集合和读资源集合，从而建立每个事务的资源前趋图，再计算该资源前趋图的宽度，得到事务的事务内并行度，根据事务的事务内并行度，按照降序排列规则对事务进行排序，再根据CPU的核数，按照前述的降序排列规则对空闲CPU进行排序，最后将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

本发明第三实施例将对第一实施例的事务分配方法进行详细描述，本发明第三实施例的事务分配方法详细流程请参见图4，主要包括步骤：

401、获取等待队列中每个事务中的每条语句的资源快照。

数据库管理系统对所述等待队列中每个事务中的每条语句进行预编译，即对其进行语法和词法分析。具体操作是找出语句中的操作关键字和操作对象。语句中的操作关键字有4个：选择select、插入insert、删除delete和更新update，其中，除select为读操作外，其余均为写操作。操作对象是指被操作的数据表。

经过上述语法分析和词法分析，可得到语句的资源快照，所述资源快照用于指示所述语句的读资源集合和写资源集合。例如，资源快照的形式为：

其中x代表事务的唯一编号，y代表事务中语句的顺序号，集合{A，B}代表读操作的操作对象为表A和表B的数据，集合{C}代表写操作把数据写入操作对象表C。集合{A，B}为语句

的读资源集合，集合{C}为语句

的写资源集合。

402、根据所述资源快照，获取所述语句的读资源集合和写资源集合。

资源快照用于指示所述等待队列中事务中的语句的读资源集合和写资源集合，系统可根据资源快照获取所述语句的读资源集合和写资源集合。

403、根据读资源集合和写资源集合，为等待队列中的每个事务建立资源前趋图。

数据库管理系统根据步骤402中所获取的读资源集合和写资源集合，为等待队列中的每个事务建立资源前趋图，所述资源前趋图指示所述事务中语句间的依赖关系。

其中，事务中的每条语句在资源前趋图中表示为一个节点。例如，一个事务中有9条语句，依次为F1～F9，任意两条语句：第一语句和第二语句有依赖关系，即第一语句的读资源集合和第二语句的写资源集合的交集不为空，或第一语句的写资源集合和第二语句的读资源集合的交集不为空，或第一语句的写资源集合和第二语句的写资源集合的交集不为空，则在代表第一语句和第二语句的两个节点间画一条有方向的线段，方向为由代表排序较前的语句的节点指向代表排序较后的语句的节点。假设为上述事务建立的资源前趋图如图5。

404、计算资源前趋图的宽度，资源前趋图的宽度等于事务的事务内并行度。

如图5所示的资源前趋图，计算图中入度为0的节点个数，图中只有F1的入度为0，记资源前趋图宽度为max＝1；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后F1以及以F1为起点的有向线段被去除，此时入度为0的节点个数为3，这三个节点为F2、F3和F4，因为本操作中入度为0的节点个数比上一操作中入度为0的节点的个数大，则记资源前趋图宽度为max＝3，否则保持max值不变；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为2，这两个节点为F4和F5，保持max＝3不变；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为4，这两个节点为F4、F6、F7和F8，记max＝4；去除入度为0的节点和以这些入度为0的节点为起点的有向线段，保留出度为0的节点，此操作步骤后入度为0的节点个数为3，这三个节点为F4、F8和F9，保持max＝4不变。所以获取到的所述资源前趋图的宽度为4，其事务的内事务并行度为4。

405、根据事务内并行度，按照升序排列规则对等待队列中的事务进行排序。

数据库管理系统根据步骤404中所获取的等待队列中的每个事务的事务内并行度，按照升序排列规则对等待队列中的所有事务进行排序。

406、根据CPU的计算核数量，按照升序排列规则对系统中的空闲CPU进行排序。

数据库管理系统根据CPU的计算核数量，按照与步骤405中相同的升序排列规则对系统中的空闲CPU进行排序。

407、将排序后的等待队列中的事务依次分配给排序后的CPU中执行。

数据库管理系统将步骤405中排序后的等待队列中的事务依次分配给步骤406中排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，如此操作，完成事务分配工作。

本实施例中，步骤405和步骤406中所述的排序规则的设定满足本实施例方法的实施需要，即按照降序排列规则进行排序后的事务分配到按照该排序规则进行排序后CPU中执行，使核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

本实施例方法，首先获取等待队列每个事务中每条语句的资源快照，通过所述资源快照获取语句的写资源集合和读资源集合，从而建立每个事务的资源前趋图，再计算该资源前趋图的宽度，得到事务的事务内并行度，根据事务的事务内并行度，按照降序排列规则对事务进行排序，再根据CPU的核数，按照前述的降序排列规则对空闲CPU进行排序，最后将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

本发明第四实施例的事务分配装置结构请参见图6，主要包括：

并行度获取模块601，并行度获取模块601获取队列中的每个事务的事务内并行度，并将所述事务内并行度数据发送至事务排序模块602。

事务排序模块602，事务排序模块602接收并行度获取模块601发送的事务内并行度数据，并根据事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序。

CPU排序模块603，CPU排序模块603根据中央处理器CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序。

分配模块604，分配模块604将排序后的队列中的事务依次分配给排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

本实施例方法，首先并行度获取模块601获取事务的事务内并行度，事务排序模块602根据事务的事务内并行度，按照排序规则对事务进行排序，CPU排序模块603根据CPU的核数，按照前述的排序规则对空闲CPU进行排序，最后分配模块604将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

本发明第五实施例将对第四实施例中的事务分配装置进行详细描述，第五实施例的事务分配装置详细结构图请参见图7，主要包括：

并行度获取模块701，并行度获取模块701获取队列中的每个事务的事务内并行度，并将所述事务内并行度数据发送至事务排序模块702。并行度获取模块701还包括：资源快照获取单元7011，资源快照获取单元7011获取队列中每个事务中的每条语句的资源快照；资源集合获取单元7012，资源集合获取单元7012根据资源快照获取单元7011所获取的资源快照，获取语句的读资源集合和写资源集合；前趋图建立单元7013，前趋图建立单元7013根据资源集合获取单元7012所获取的读资源集合和写资源集合，为队列中的每个事务建立资源前趋图；前趋图宽度计算单元7014，前趋图宽度计算单元7014计算前趋图建立单元7013所建立的资源前趋图的宽度，所述资源前趋图的宽度等于所述队列中的每个事务的事务内并行度。

事务排序模块702，事务排序模块702接收并行度获取模块701发送的事务内并行度数据，并根据事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序。

CPU排序模块703，CPU排序模块703根据中央处理器CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序。

分配模块704，分配模块704将排序后的队列中的事务依次分配给排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

本实施例方法，首先资源快照获取单元7011获取队列每个事务中每条语句的资源快照，资源集合获取单元7012通过所述资源快照获取语句的写资源集合和读资源集合，从而前趋图建立单元7013建立每个事务的资源前趋图，前趋图宽度计算单元7014再计算资源前趋图的宽度，即得到事务的事务内并行度，事务排序模块702根据事务的事务内并行度，按照排序规则对事务进行排序，CPU排序模块703根据CPU的核数，按照前述的排序规则对空闲CPU进行排序，最后分配模块704将排序后的事务依次分配到排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务，实现非对称式多处理器集群负载平衡，从而提高数据库管理系统的性能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种事务分配方法和装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种事务分配方法，其特征在于，包括：

获取队列中的每个事务的事务内并行度；

根据所述事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序；

根据中央处理器CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序；

将所述排序后的队列中的事务依次分配给所述排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取队列中的每个事务的事务内并行度包括步骤：

获取队列中每个事务中的每条语句的资源快照，所述资源快照用于指示所述语句的读资源集合和写资源集合，所述读资源集合为所述语句中读操作的操作对象的集合，所述写资源集合为所述语句中写操作的操作对象的集合；

根据所述资源快照，获取所述语句的读资源集合和写资源集合；

根据所述读资源集合和写资源集合，为队列中的每个事务建立资源前趋图，所述资源前趋图用于指示所述事务中语句间的依赖关系；

计算所述资源前趋图的宽度，所述资源前趋图的宽度等于所述队列中的每个事务的事务内并行度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述排序规则为升序排列规则或降序排列规则。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述队列为等待队列。

5.一种事务分配装置，其特征在于，包括：

并行度获取模块，用于获取队列中的每个事务的事务内并行度；

事务排序模块，用于根据所述事务内并行度，按照排序规则对队列中的事务进行排序；

中央处理器CPU排序模块，用于根据CPU的计算核数量，按照所述排序规则对系统中的空闲CPU进行排序；

分配模块，用于将所述排序后的队列中的事务依次分配给所述排序后的CPU中执行，使得核数多的CPU执行事务内并行度高的事务，核少的CPU执行事务内并行度低的事务。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述并行度获取模块包括：

资源快照获取单元，用于获取队列中每个事务中的每条语句的资源快照，所述资源快照用于指示所述语句的读资源集合和写资源集合，所述读资源集合为所述语句中读操作的操作对象的集合，所述写资源集合为所述语句中写操作的操作对象的集合；

资源集合获取单元，用于根据所述资源快照，获取所述语句的读资源集合和写资源集合；

前趋图建立单元，用于根据所述读资源集合和写资源集合，为队列中的每个事务建立资源前趋图，所述资源前趋图用于指示所述事务中语句间的依赖关系；

前趋图宽度计算单元，用于计算所述资源前趋图的宽度，所述资源前趋图的宽度等于所述队列中的每个事务的事务内并行度。

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