物联网环境下设备协同系统中事务处理

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,马世龙,计算机学,院,院,北京航空,航,航天大学,物联网环,境,境下大规,模,模设备协,同,同系统,中,中事务处,理,理若干问,题,题研究,目,录,录,1.,背景与意,义,义,2.,国内外研,究,究现状,3.,若干研究,问,问题与关,键,键技术,采用的关键技术与方法,若干研究问题,设备协同系统中的事务问题,物联网环境与设备协同系统,物联网环境中事务的特点,需解决的关键问题,事务协调协议研究现状,事务处理技术的发展,事务处理模型研究现状,事务补偿研究现状,1.,背景与意,义,义,1.,背景与意,义,义,设备协同,系,系统的事,务,务问题,物联网环,境,境与设备,协,协同系统,物联网环,境,境中事务,的,的特点,需解决的,关,关键问题,物联网的,经,经典三层,架,架构有如,下,下左图：,感,感知层，,网,网络层，,应,应用层。,包,包括设备,的,的标识，,应,应用数据,的,的采集，,数,数据的汇,聚,聚传输，,数,数据的融,合,合，应用,，,，人工的,交,交互等,1.1.,物联网环,境,境与设备,协,协同系统,以右图国,家,家地震前,兆,兆网络观,测,测系统为,例,例，在,系,系统中，,感,感知层的,大,大量地震,观,观测设备,采,采集的数,据,据经过地,震,震专网（,网,网络层）,的,的传输，,汇,汇聚，到,达,达区域，,国,国家，学,科,科中心节,点,点（应用,层,层）进行,数,数据加工,，,，融合，,数,数据挖掘,，,，再与用,户,户进行交,互,互,设备协同,系,系统包括,如,如下分类,，,，面向物,联,联网的设,备,备协同系,统,统属于大,规,规模设备,协,协同系统,1.1.,物联网环,境,境与设备,协,协同系统,物联网设,备,备协同系,统,统属于大,规,规模设备,协,协同系统,，,，一次设,备,备协同过,程,程中需要,地,地理大范,围,围内的大,量,量设备共,同,同工作，,对,对设备协,同,同过程中,的,的安全性,、,、可靠性,以,以及通信,的,的效率要,求,求也越来,越,越高，具,有,有设备数,量,量众多，,种,种类复杂,，,，协同规,模,模大、时,延,延敏感、,同,同步要求,高,高等特点,国家地震,前,前兆网络,观,观测系统,项,项目实现,了,了全国,2000,多套地震,设,设备的数,据,据采集，,汇,汇聚，加,工,工，监测,，,，协同任,务,务,奥运中心,区,区景观照,明,明项目实,现,现了,97,公顷范围,内,内,500,余部照明,设,设备、数,万,万盏照明,灯,灯具的协,同,同工作,在上海世,博,博公园区,域,域管理系,统,统中实现,了,了,5,个子系统,，,，各类传,感,感设备，,照,照明设备,，,，音频视,频,频设备之,间,间的互相,联,联动,1.,背,景,景,与,与,意,意,义,义,1.,背,景,景,与,与,意,意,义,义,设,备,备,协,协,同,同,系,系,统,统,的,的,事,事,务,务,问,问,题,题,物,联,联,网,网,环,环,境,境,与,与,设,设,备,备,协,协,同,同,系,系,统,统,物,联,联,网,网,环,环,境,境,中,中,事,事,务,务,的,的,特,特,点,点,需,解,解,决,决,的,的,关,关,键,键,问,问,题,题,1.2.,问,题,题,的,的,产,产,生,生,面,向,向,物,物,联,联,网,网,的,的,设,设,备,备,协,协,同,同,系,系,统,统,中,中,面,面,对,对,一,一,些,些,事,事,务,务,问,问,题,题,（,（,事,事,务,务,范,范,畴,畴,包,包,括,括,数,数,据,据,库,库,级,级,别,别,上,上,的,的,数,数,据,据,一,一,致,致,性,性,保,保,证,证,，,，,以,以,及,及,设,设,备,备,协,协,同,同,系,系,统,统,中,中,有,有,关,关,协,协,同,同,流,流,程,程,的,的,业,业,务,务,事,事,务,务,）,）,物,联,联,网,网,设,设,备,备,协,协,同,同,系,系,统,统,中,中,流,流,通,通,的,的,数,数,据,据,通,通,常,常,存,存,在,在,多,多,个,个,副,副,本,本,，,，,数,数,据,据,在,在,流,流,通,通,过,过,程,程,中,中,造,造,成,成,多,多,点,点,数,数,据,据,不,不,一,一,致,致,性,性,。,。,例,如,如,：,：,地,地,震,震,项,项,目,目,的,的,观,观,测,测,数,数,据,据,存,存,储,储,在,在,台,台,站,站,，,，,区,区,域,域,，,，,国,国,家,家,，,，,学,学,科,科,四,四,层,层,节,节,点,点,上,上,，,，,其,其,中,中,各,各,区,区,域,域,节,节,点,点,上,上,拥,拥,有,有,其,其,省,省,内,内,所,所,有,有,台,台,站,站,的,的,数,数,据,据,与,与,信,信,息,息,，,，,国,国,家,家,节,节,点,点,拥,拥,有,有,全,全,国,国,所,所,有,有,区,区,域,域,与,与,台,台,站,站,的,的,数,数,据,据,与,与,信,信,息,息,，,，,各,各,学,学,科,科,节,节,点,点,拥,拥,有,有,部,部,分,分,国,国,家,家,中,中,心,心,节,节,点,点,的,的,数,数,据,据,，,，,这,这,种,种,级,级,联,联,的,的,存,存,储,储,关,关,系,系,使,使,相,相,同,同,的,的,数,数,据,据,存,存,在,在,多,多,个,个,副,副,本,本,，,，,数,数,据,据,在,在,汇,汇,聚,聚,，,，,分,分,发,发,及,及,使,使,用,用,过,过,程,程,中,中,会,会,造,造,成,成,多,多,点,点,数,数,据,据,的,的,不,不,一,一,致,致,性,性,，,，,这,这,需,需,要,要,可,可,靠,靠,的,的,事,事,务,务,管,管,理,理,机,机,制,制,对,对,数,数,据,据,的,的,分,分,发,发,与,与,汇,汇,聚,聚,流,流,程,程,进,进,行,行,事,事,务,务,性,性,保,保,证,证,。,。,因此：系统,需,需要严格可,靠,靠的数据库,级,级别的事务,支,支持,1.2.,问题的产生,系统在协同,过,过程中存在,业,业务逻辑级,别,别的协同任,务,务，有相当,一,一部分这类,任,任务包括一,系,系列的操作,需,需作为一个,事,事务来执行,来,来满足系统,业,业务需求。,例如：地震,前,前兆网络观,测,测系统中一,个,个设备采集,的,的数据需分,解,解为多个测,向,向分量，在,一,一次数据汇,聚,聚的过程中,，,，这些分量,数,数据作为一,个,个整体任务,分,分别写入分,布,布的，异构,的,的数据库，,倘,倘若其中一,个,个或几个关,键,键的操作失,败,败或等待响,应,应时间过长,，,，其他的操,作,作无论已经,完,完成或未完,成,成，都需同,时,时撤销，使,系,系统数据恢,复,复到进行该,操,操作之前的,状,状态。此外,，,，在协同收,集,集数据的过,程,程中会有资,源,源争用的问,题,题，如果不,进,进行合适的,资,资源配置，,将,将造成事务,的,的执行效率,低,低下。,例如：奥运,景,景观照明系,统,统中一次照,明,明场景涉及,一,一系列灯具,的,的操作，如,果,果照明灯具,的,的关键性操,作,作如果全部,成,成功，那么,无,无论其他操,作,作成功与否,，,，整个照明,场,场景强制执,行,行；若有关,键,键操作执行,失,失败或等待,响,响应时间过,长,长，则需要,撤,撤销整个照,明,明场景的执,行,行并将数据,恢,恢复到初始,状,状态。,例如：上海,世,世博会区域,管,管理系统中,周,周界报警子,系,系统，广播,子,子系统，照,明,明子系统，,摄,摄像头子系,统,统之间的业,务,务联动需作,为,为一次事务,来,来执行，一,次,次联动过程,可,可能涉及周,界,界报警传感,器,器，水位传,感,感器，相关,摄,摄像头，广,播,播，照明灯,具,具的在一定,时,时间内的操,作,作序列，在,满,满足系统要,求,求的情况下,，,，可以忽略,部,部分设备的,不,不正常响应,，,，但若关键,的,的设备操作,执,执行失败或,等,等待响应时,间,间过长，则,需,需撤销整个,联,联动操作序,列,列并将系统,恢,恢复到联动,前,前状态,。,因此：系统,需,需要灵活可,靠,靠的业务逻,辑,辑级的事务,支,支持,1.2.,问题的产生,对于数据库,级,级别的事务,，,，分布式数,据,据库系统对,此,此类问题提,供,供了全面成,熟,熟的保障机,制,制,对于业务逻,辑,辑级的事务,，,，则需要一,套,套完整的与,之,之环境相适,应,应的事务管,理,理方法：包,括,括,高效的事务,前,前协调,，,灵活可靠事,务,务处理模型,以及,相应的事务,补,补偿方法,1.,背景与意义,1.,背景与意义,事务对设备,协,协同系统的,支,支持,物联网环境,与,与设备协同,系,系统,物联网环境,中,中事务环境,特,特点,需解决的关,键,键问题,事务参与者,的,的分布性，,异,异构性,事务参与者,的,的高动态性,事务参与者,的,的自治性,事务目标的,复,复杂性,事务补偿性,的,的复杂性,1.3.,物联网设备,系,系统系统中,的,的事务环境,面向物联网,的,的设备协同,系,系统环境中,的,的事务参与,者,者通常是分,布,布的，异构,的,的，而在物,联,联网系统中,流,流通的数据,需,需要具有统,一,一的存取访,问,问标准，这,需,需要统一的,中,中间件管理,平,平台对系统,中,中的数据进,行,行统一的输,入,入，输出，,通,通信，管理,物联网的大,数,数据量特点,，,，和基于感,知,知的数据环,境,境使的事务,参,参与者具有,高,高度动态性,，,，同时事务,执,执行过程具,有,有很强的灵,活,活性。这对,事,事务协调阶,段,段的资源优,化,化配置提出,了,了新的挑战,物联网设备,协,协同系统中,的,的事务参与,者,者常常是自,治,治的，他们,对,对协同目标,的,的执行大多,是,是一种尽力,而,而为的态度,，,，这使得协,同,同目标很难,达,达到一种非,有,有即无的衡,量,量方式，大,多,多数是一种,满,满足用户需,求,求的协同，,这,这使得严格,的,的事务原子,性,性要求损伤,了,了执行效率,物联网环境,下,下的事务参,与,与者常常是,自,自治的，参,与,与者本身具,有,有一定的计,算,算能力与存,储,储能力，互,相,相之间具有,自,自主通信能,力,力，不通过,中,中央服务器,控,控制，所以,，,，传统的集,中,中式事务管,理,理机制将不,能,能满足物联,网,网事务的需,求,求,现阶段物联,网,网系统多以,行,行业为总体,背,背景开展与,发,发展，因此,，,，物联网系,统,统中包含大,量,量与业务逻,辑,辑相关的事,务,务，而为这,类,类事务设计,补,补偿操作的,代,代价通常较,高,高，针对这,类,类事务，可,以,以设法减少,补,补偿操作的,执,执行,1.,背景与意义,1.,背景与意义,事务对设备,协,协同系统的,支,支持,物联网环境,与,与设备协同,系,系统,物联网环境,中,中事务的特,点,点,需解决的关,键,键问题,针对物联网,设,设备协同系,统,统中事务参,与,与者的分布,，,，异构性，,需,需要统一的,数,数据存取与,访,访问规范对,流,流通中的数,据,据进行管理,针对物联网,设,设备协同系,统,统中业务事,务,务协同交互,频,频繁且高度,动,动态的情况,，,，需舍弃独,占,占的，静态,的,的事务调度,方,方式,针