專利名稱：一種分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機應用技術領域，涉及分布式實時數(shù)據(jù)的復制同步方法。
背景技術：
在空中交通管制系統(tǒng)(ATC， Air Traffic Control system)、艦船管理系統(tǒng)(CMS, Combat Management System)等實時、重大使命系統(tǒng)(Real-time,mission-critical system)中，服務進程一般采用冗余配置部署在多臺處理機上，多臺處理機上的相同進程構成一個集群(Cluster),同時只有一個處理機上的進程為主態(tài)，其它為從態(tài)。當主態(tài)進程所在處理機或主態(tài)進程本身出現(xiàn)問題，集群控制進程將自動選擇某個從態(tài)進程切換到主態(tài)繼續(xù)運行。如何保證多臺處理機上的主從進程間數(shù)據(jù)的一致性和實時更新成為一個技術關鍵和難點。傳統(tǒng)的方法采用數(shù)據(jù)庫作為存儲介質，多臺處理機同時連接到數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但此方法存放兩個問題(1)存在單點故障，如數(shù)據(jù)庫宕機，則整個系統(tǒng)將不可用；(2)實時性不高，無法滿足ATC等實時、重大使命系統(tǒng)的要求。另外也存在采用基于事務處理的數(shù)據(jù)同步的方法，但在處理機很多且同步數(shù)據(jù)量大的情況下，其實時性受到很大影響，基本上不能滿足數(shù)據(jù)的一致性和實時更新的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法，簡稱DDR方法。本方法不釆用數(shù)據(jù)庫作為存儲介質，不存在因數(shù)據(jù)庫宕機造成整個系統(tǒng)不能使用的情況，同時，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，滿足ATC、 CMS等實時、重大使命系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)同步復制需要，保持主從進程間數(shù)據(jù)的一致性，進而提高整個系統(tǒng)運行的可靠性、可用性。
本發(fā)明的目的是這樣達到在需保持數(shù)據(jù)同步的每臺處理機上運行一個實時數(shù)據(jù)同步進程，簡稱DDR進程，每個DDR進程中保存和維持與其它處理機上的DDR進程相同的數(shù)據(jù)拷貝。同時，提供一個函數(shù)接口庫，簡稱DDR接口庫，用于應用程序與數(shù)據(jù)同步進程DDR進行數(shù)據(jù)交互。為提高DDR進程與DDR接口庫數(shù)據(jù)存取的性能，將DDR進程管理的數(shù)據(jù)存放在操作系統(tǒng)提供的共享內存(ShareMemory)中。DDR進程管理的數(shù)據(jù)以條為單位，每條數(shù)據(jù)的空間大小固定為N字節(jié)，共M條數(shù)據(jù)記錄，存儲在一塊連續(xù)的MXN字節(jié)大小的共享內存中，每一條數(shù)據(jù)內容均包括該數(shù)據(jù)的邏輯時間LTS、更新的應用程序編號UID和用戶數(shù)據(jù)USER DATA三部分，其中應用程序編號UID由處理機編號和應用程序的進程號PID組成，保持唯一性。每個DDR進程會定期廣播心跳信息給其它DDR進程，以保證在每個DDR進程中維持所有正常運行的DDR進程的IP地址列表和當前的主態(tài)DDR進程編號。整個DDR進程組中只能有一個主態(tài)DDR進程，如果判斷出現(xiàn)2個以上主態(tài)或無主態(tài)進程時，將啟動主態(tài)選舉算法選舉一個IP地址最小的處理機上的DDR進程為主態(tài)，其余均為從態(tài)；數(shù)據(jù)復制步驟包括實時數(shù)據(jù)同步進程DDR初始化；主態(tài)選舉；數(shù)據(jù)一致性周期性檢査；數(shù)據(jù)更新；數(shù)據(jù)更新通知；數(shù)據(jù)更新沖突解決；數(shù)據(jù)讀取和DDR進程退出幾個部分，其中數(shù)據(jù)讀取是應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取某條數(shù)據(jù)，不產生網絡訪問。數(shù)據(jù)復制步驟的具體過程是
(1) 實時數(shù)據(jù)同步進程DDR初始化
a) 程序啟動，初始化共享內存數(shù)據(jù)區(qū)，
b) 將進程的主從狀態(tài)置為從態(tài)狀態(tài)，
c) DDR進程啟動成功后，周期性向其它DDR進程廣播心跳信息HBM，
d) 接收其它DDR進程心跳信息HBM，并更新本地活動列表，如超過規(guī)定時間未收到某個的心跳消息HBM消息，則在活動列表中刪除該進程的相應信息。
(2) 主態(tài)選舉
a) 主態(tài)DDR進程選舉算法:若從態(tài)DDR進程收到主DDR進程將退出消息MDM消息或超過規(guī)定時間未收到數(shù)據(jù)一致性檢查消息MCM消息，則認為主態(tài)進程已不能正常工作，根據(jù)本地活動DDR進程列表檢査本進程所在處理機的IP地址是否最小，判斷本進程是否應切換到主態(tài)，如需切換到主態(tài)，則廣播發(fā)送主DDR進程存活消息MEM消息，同時將本機DDR進程切換為主態(tài)。
b) 多主態(tài)DDR進程沖突解決算法若主態(tài)DDR進程收到數(shù)據(jù)一致性檢査消息MCM消息或主態(tài)DDR進程存活消息MEM，則認為存在多個主態(tài)，因此用本機IP地址和收到的MCM消息的IP地址比較若本機IP較大，則認為有其它DDR進程
8更適合主態(tài)，將本機DDR進程切換為從態(tài)；若本機IP較小，則發(fā)送MEM消息給 相應DDR進程，其它主態(tài)DDR進程作同樣判斷。
(3) 數(shù)據(jù)一致性周期性檢査
主態(tài)DDR進程定期廣播發(fā)送數(shù)據(jù)一致性檢査消息MCM， MCM消息中包含主態(tài) DDR進程的每條數(shù)據(jù)的LTS和UID字段，DDR進程收到MCM消息后將作以下處理
a) 主態(tài)DDR進程收到MCM消息，則知道出現(xiàn)多個主態(tài)，則啟動第(2)步中 的多主態(tài)DDR進程沖突解決，從而保證只有一個主態(tài)進程。
b) 每個從態(tài)DDR進程收到MCM消息，則根據(jù)MCM消息中內容逐條與本地數(shù) 據(jù)的LTS和UID比較。
如果MCM消息中的該條記錄的LTS值較大，說明主態(tài)DDR進程的數(shù)據(jù)為較新 版本，向主態(tài)DDR進程發(fā)送數(shù)據(jù)重傳消息RDM，請求主態(tài)重傳該條數(shù)據(jù)，主態(tài)DDR 進程收到RDM消息后，用數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM，廣播該條數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)。
如果MCM消息中的該條記錄的LTS值較小，則主態(tài)DDR進程的數(shù)據(jù)為舊版本， 從態(tài)DDR進程發(fā)送RRM消息給主態(tài)DDR進程，以更新該條數(shù)據(jù)。
如果MCM消息中的該條記錄與本地記錄的LTS值相等，但是兩者UID值不相 等，說明存在數(shù)據(jù)沖突且還未被應用程序解決，向主態(tài)DDR進程發(fā)送RDM消息， 請求主態(tài)重傳該條數(shù)據(jù)，
主態(tài)DDR進程收到RDM消息后，用RRM消息廣播該條數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)。
如果MCM消息中的該條記錄與本地記錄的LTS值和UID值均相等，說明兩者 數(shù)據(jù)版本一致，不作任何處理。
(4) 數(shù)據(jù)更新
a) 當應用程序需更新某條數(shù)據(jù)時，調用DDR接口庫的提供的更新函數(shù)將更 新數(shù)據(jù)發(fā)送給本地DDR進程，本地DDR進程采用以下算法更新數(shù)據(jù)
i) 將該條數(shù)據(jù)的LTS加l, UID更新為調用進程的UID，更新本地的數(shù)據(jù)；
ii) 向其它DDR進程廣播發(fā)送數(shù)據(jù)更新UDM消息，以更新該條數(shù)據(jù)；
b) DDR進程接收到數(shù)據(jù)更新消息UDM按以下算法處理
i) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值小于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，說明本地 數(shù)據(jù)較新，不做處理；
ii) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值大于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，則用UDM中的數(shù)據(jù)更新本地數(shù)據(jù)，包括LTS和UID字段；
iii) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值等于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，但UID 值不相等，說明產生數(shù)據(jù)更新沖突，按第(6)步"數(shù)據(jù)更新沖突解決算法"解 決沖突，并記錄詳細的日志；
iv) 其它情況，則不做處理；
c) DDR進程接收到數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM按以下算法處理
i) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值小于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，說明本 地數(shù)據(jù)較新，不做處理；
ii) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值大于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，則用RRM 中的數(shù)據(jù)更新本地數(shù)據(jù)，包括LTS和UID字段；
iii) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值等于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，但UID 值不相等，說明產生數(shù)據(jù)更新沖突，按第(6)步"數(shù)據(jù)更新沖突解決算法"解 決沖突，并記錄詳細的日志。
(5) 數(shù)據(jù)更新通知接收到數(shù)據(jù)更新的DDR進程發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知消息給 本地DDR接口庫，應用程序通過定時輪詢或注冊回調函數(shù)方式獲得此通知消息。
(6) 數(shù)據(jù)更新沖突解決
當DDR進程收到UDM或RRM消息時并檢測到數(shù)據(jù)更新沖突時按下列方法進 行處理
a) 將該條數(shù)據(jù)的本地數(shù)據(jù)保存到沖突數(shù)據(jù)列表中；
b) 用收到的數(shù)據(jù)更新本地相應數(shù)據(jù)；
c) 向沖突數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)更新消息UID對應的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)沖突通知 消息，由DDR接口庫對應的本地應用程序解決此沖突；
d) 向本地其它應用程序的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知。
(7) 數(shù)據(jù)讀取
應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取某條數(shù)據(jù)。
(8) DDR進程退出
處于主態(tài)的DDR進程退出時，廣播發(fā)送主DDR進程將退出消息MDM消息。 本發(fā)明具有的積極效果是情況，且數(shù)據(jù) 讀取是應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取，不產生網絡訪問， 數(shù)據(jù)更新快，實吋性高。
2、 數(shù)據(jù)分布在每臺處理機上，且保持一致，可靠性更高，特別適合于實時、 分布式、重大使命系統(tǒng)。
3、 本地儲存采用共享內存方式，使本機多個應用進程間數(shù)據(jù)交換速度更快、 支持的應用程序更多。共享內存方式比本機文件共享、TCP/IP等方式效率更高。


圖1是以4臺處理機為例的分布式數(shù)據(jù)復制部署示意圖。 圖2是存儲在MXN大小共享存儲空間的數(shù)據(jù)結構示意圖。
具體實施例方式
本分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法的過程即是實時數(shù)據(jù)同步進程DDR進程的 實施過程。
DDR進程間用于數(shù)據(jù)交互的消息定義如下
HBM: Heartbeat Message, DDR進程心跳消息，用于向其它DDR進程周期性 報告本機DDR進程的存活等狀態(tài)。HBM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP、消 息產生時間、主從狀態(tài)。
MCM: Master Check Message,數(shù)據(jù)一致性檢查消息，主DDR進程定期廣播 的數(shù)據(jù)一致性檢査消息，便于其它DDR進程檢査和更新數(shù)據(jù)，以保持全局數(shù)據(jù)一 致。MCM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP、消息產生時間、每條數(shù)據(jù)的邏輯 時間LTS和應用程序編號UID字段等。
UDM: Update Data Message,數(shù)據(jù)更新消息，用于DDR進程將數(shù)據(jù)更新情況 和更新的數(shù)據(jù)及時發(fā)送給其他的DDR進程。UDM消息包括消息順序號，本機IP 地址，消息產生時間，待更新數(shù)據(jù)的編號、邏輯時間LTS、應用程序編號UID、 用戶數(shù)據(jù)user data等。
RDM: Retransmission Data Message,數(shù)據(jù)重傳消息，用于DDR進程向某個 DDR進程請求重傳某條數(shù)據(jù)；RDM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消 息產生時間、請求重傳數(shù)據(jù)的編號。
RRM: R印ly Retransmission Message,數(shù)據(jù)重傳應答消息，用于對收到RDM消息后的應答；RRM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消息產生時間、 重傳的數(shù)據(jù)條的編號、邏輯時間LTS、應用程序編號UID、用戶數(shù)據(jù)user data head 禾口 user data。
MDM: Master Dead Message,主DDR進程將退出消息，在DDR進程將退出前 發(fā)送給其它DDR進程，用于其它進程啟動主機選舉過程；MDM消息數(shù)據(jù)包括消 息順序號、本機IP地址、消息產生時間。
MEM: Master Exist Message, 主DDR進程存活消息，用于解決同時存在多 個主DDR進程的情況。MEM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消息產 生時間。
DDR接口庫的定義
應用程序與數(shù)據(jù)同步進程DDR進行數(shù)據(jù)交互通過提供函數(shù)接口庫即DDR接口 庫方式完成。在DDR接口庫中有為應用程序提供數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)更新、定時輪詢 和注冊更新通知回調等接口函數(shù)。
DDR接口庫函數(shù)定義為
(1) 數(shù)據(jù)獲取函數(shù)定義為
int Get (int nddrNo， char承pUserdata， int nUserdataLength)， 本函 數(shù)從本地共享內存數(shù)據(jù)中取出第nddrNo條數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)內容放入pUserdata中， 數(shù)據(jù)最長為nUserdataLength字節(jié)。應用程序直接通過DDR接口庫從本地共享內 存中讀取數(shù)據(jù)，不產生網絡訪問，既可減少網絡開銷，又可提高數(shù)據(jù)讀取的實時 性。
(2) 數(shù)據(jù)更新函數(shù)定義為
irrt Set (irrt nddrNo， const char氺pUserdata， int nUserdataLength)， 本函數(shù)將pUserdata中的數(shù)據(jù)更新到本地數(shù)據(jù)拷貝中第nddrNo條數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù) 最長為nUserdataLength字節(jié)0
(3) 定時輪詢函數(shù)定義為
intGetNotify (int * changedRecords)，根據(jù)函數(shù)返回有多少條數(shù)據(jù)變化， 將變化數(shù)據(jù)的編號放入changedRecords數(shù)組中。應用程序可根據(jù) changedRecords數(shù)組中的數(shù)據(jù)編號調用get函數(shù)取得具體的變化的數(shù)據(jù)。當某 條數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，本地發(fā)送包含數(shù)據(jù)編號的通知消息到本地應用程序的DDR接
12口庫的隊列中，應用程序采用定時輪詢方式獲取變化的數(shù)據(jù)信息。 (4)注冊回調函數(shù)為 int RegisterNotifyCallback (void氺funcptr)， funcptr為形如void func (int nRecordNo)函數(shù)指針，nRecordNo為變化的數(shù)據(jù)編號。當有通知消息時， DDR接口庫自動調用應用程序注冊的函數(shù)(funcptr)完成相應的功能處理。 本實施例中數(shù)據(jù)復制的具體步驟是
(1) 實時數(shù)據(jù)同步進程DDR初始化
a) 程序啟動，根據(jù)配置參數(shù)，初始化共享內存數(shù)據(jù)區(qū)，
b) 將進程的主從狀態(tài)置為從態(tài)狀態(tài)，
c) DDR進程啟動成功后，以2秒鐘為周期向其它DDR進程廣播心跳信息HBM，
d) 接收其它DDR進程心跳信息HBM，并更新本地活動列表，如超過規(guī)定的5 秒未收到某個的心跳消息朋M消息，則在活動列表中刪除該進程的相應信息。
(2) 主態(tài)選舉
a) 主態(tài)DDR進程選舉
若從態(tài)DDR進程收到主DDR進程將退出消息MDM消息或超過規(guī)定時間，一 般定為2.5 3秒，未收到數(shù)據(jù)一致性檢查消息MCM消息，則認為主態(tài)進程已不 能正常工作。因此DDR進程檢査本機IP地址和本地活動DDR進程列表中最小IP 地址的關系
如果本機IP地址最小，則認為本進程應切換到主態(tài)，廣播發(fā)送主DDR進程 存活消息MEM消息，同時將本機DDR進程切換為主態(tài)。 如果本機IP地址不為最小，則不做任何處理。
b) 多主態(tài)DDR進程沖突解決
若主態(tài)DDR進程收到數(shù)據(jù)一致性檢查消息MCM消息或主態(tài)DDR進程存活消 息MEM，則認為存在多個主態(tài)，因此用本機IP地址和收到的MCM消息的IP地址 比較若本機IP較大，則認為有其它DDR進程更適合主態(tài)，將本機DDR進程切 換為從態(tài)；若本機IP較小，則發(fā)送MEM消息給相應DDR進程，其它主態(tài)DDR進 程作同樣判斷。
(3)數(shù)據(jù)一致性周期性檢査主態(tài)DDR進程定期1秒廣播發(fā)送數(shù)據(jù)一致性檢查消息MCM消息，MCM消息 中包含主態(tài)DDR進程的每條數(shù)據(jù)的LTS和UID字段，DDR進程收到MCM消息后將 作以下處理
a) 主態(tài)DDR進程收到MCM消息，則知道出現(xiàn)多個主態(tài)，啟動第(2)步中 的多主態(tài)DDR進程沖突解決，最后保證只有一個主態(tài)進程。
b) 每個從態(tài)DDR進程收到MCM消息，則根據(jù)MCM消息中內容逐條與本地數(shù) 據(jù)的LTS和UID比較。
如果LTS (MCM) > LTS (local record),則主態(tài)DDR進程的該條記錄為 較新版本，向主態(tài)DDR進程發(fā)送RDM消息，請求主態(tài)DDR進程重傳該條數(shù)據(jù)，主 態(tài)DDR進程收到RDM消息后，隨機延遲0-50毫秒時間后，用RRM消息廣播該條 數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)。采用隨機延遲時間后發(fā)送RRM消息的目的是將可能收到的 多臺從態(tài)DDR進程的RDM消息壓縮為一次RRM消息應答，減少網絡流量及DDR進 程處理時間。
如果LTS (MCM) < LTS (local record),則主態(tài)DDR進程的數(shù)據(jù)為舊版 本，從態(tài)DDR進程發(fā)送RRM消息給主態(tài)DDR進程，以更新該條數(shù)據(jù)。
如果LTS (MCM) = LTS (local record),并且UID (MCM) ! = ■ (local record),說明存在數(shù)據(jù)沖突，但還未被應用程序解決，向主態(tài)DDR進程發(fā)送RDM 消息，請求主態(tài)重傳該條數(shù)據(jù)，主態(tài)DDR進程收到RDM消息后，用RRM消息廣播 該條數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)。
如果LTS (MCM) = LTS (local record),并且UID (MCM) = UID (local record),說明兩者數(shù)據(jù)版本一致，不作任何處理。 (4)數(shù)據(jù)更新
a)當應用程序需更新某條數(shù)據(jù)時，調用DDR接口庫的數(shù)據(jù)更新Set函數(shù)將 待更新的數(shù)據(jù)發(fā)送給本地DDR進程，本地DDR進程采用以下算法更新數(shù)據(jù)
i )將該條數(shù)據(jù)的LTS加1， UID更新為調用進程的UID，更新本地的數(shù)據(jù)； ii)向其它DDR進程廣播發(fā)送數(shù)據(jù)更新UDM消息；
b) DDR進程接收到數(shù)據(jù)更新消息UDM或數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM消息按以下 算法處理i) 如LTS(UDM) 〈LTS(local record )或LTS (RRM) < LTS (local record), 不做處理；
ii) 如LTS(UDM) 〉 LTS (local record)或LTS (RRM) 〉 LTS (local record) 則用UDM或RRM中的數(shù)據(jù)更新本地對應數(shù)據(jù)，包括LTS和UID字段；
iii) 如LTS (UDM) = LTS (local record),并且UID(UDM) UID (local record);或LTS(RRM) = LTS (local record),且UID(RRM) != UID (local record),說明產生數(shù)據(jù)更新沖突，按照第(6)步"數(shù)據(jù)更新沖突解決算法"解決 沖突，并記錄詳細的日志；
iv) 其它情況，則不做處理。
(5) 數(shù)據(jù)更新通知接收到數(shù)據(jù)更新的DDR進程發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知消息給 本地DDR接口庫，應用程序通過定時輪詢或注冊回調函數(shù)方式獲得此通知消息。
(6) 數(shù)據(jù)更新沖突解決
當DDR進程收到UDM或RRM消息時并檢測到數(shù)據(jù)更新沖突時，這時按下列方 法進行處理
a) 將該條數(shù)據(jù)的本地數(shù)據(jù)保存到沖突數(shù)據(jù)列表中；
b) 用收到的數(shù)據(jù)更新本地相應數(shù)據(jù)；
c) 向沖突數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)更新者UID對應的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)沖突通知消 息，由DDR接口庫對應的本地應用程序解決此沖突；
d) 向本地其它應用程序的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知。
(7) 數(shù)據(jù)讀取
應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取需要的數(shù)據(jù)條數(shù)據(jù)
(8) DDR進程退出處于主態(tài)的DDR進程退出時，廣播發(fā)送主DDR進程將 退出消息MDM消息，此消息表示整個進程的退出。
權利要求
1、一種分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法，其特征在于在需保持數(shù)據(jù)同步的每臺處理機上運行一個實時數(shù)據(jù)同步進程，簡稱DDR進程，每個DDR進程中保存和維持與其它處理機上的DDR進程相同的數(shù)據(jù)拷貝；同時，提供一個函數(shù)接口庫，簡稱DDR接口庫，用于應用程序與數(shù)據(jù)同步進程DDR進行數(shù)據(jù)交互；DDR進程管理的數(shù)據(jù)以條為單位，每條數(shù)據(jù)的空間大小固定為N字節(jié)，共M條數(shù)據(jù)記錄，存儲在一塊連續(xù)的M×N字節(jié)大小、由操作系統(tǒng)提供的共享內存中，每一條數(shù)據(jù)內容均包括該數(shù)據(jù)的邏輯時間LTS、更新的應用程序編號UID和用戶數(shù)據(jù)USER DATA三部分，其中應用程序編號UID由處理機編號和應用程序的進程號PID組成；每個DDR進程定期廣播心跳信息給其它DDR進程，以保證在每個DDR進程中維持所有正常運行的DDR進程的IP地址列表和當前的主態(tài)DDR進程編號；整個DDR進程組中只能有一個主態(tài)DDR進程，如果判斷出現(xiàn)2個以上主態(tài)或無主態(tài)進程時，則啟動主態(tài)選舉算法選舉一個IP地址最小的處理機上的DDR進程為主態(tài)，其余均為從態(tài)；數(shù)據(jù)復制步驟包括實時數(shù)據(jù)同步進程DDR初始化；主態(tài)選舉；數(shù)據(jù)一致性周期性檢查；數(shù)據(jù)更新；數(shù)據(jù)更新通知；數(shù)據(jù)更新沖突解決；數(shù)據(jù)讀取和DDR進程退出幾個部分，其中數(shù)據(jù)讀取是應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取某條數(shù)據(jù)，不產生網絡訪問。
2、 如權利要求1所述的分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法，其特征在于所述 數(shù)據(jù)復制步驟(1) 實時數(shù)據(jù)同步進程DDR初始化a) 程序啟動，初始化共享內存數(shù)據(jù)區(qū)，b) 將進程的主從狀態(tài)置為從態(tài)狀態(tài)，c) DDR進程啟動成功后，周期性向其它DDR進程廣播心跳信息HBM，d) 接收其它DDR進程心跳信息HBM，并更新本地活動列表，如超過規(guī)定時間 未收到某個的心跳消息HBM消息，則在活動列表中刪除該進程的相應信息；(2) 主態(tài)選舉a)主態(tài)DDR進程選舉算法若從態(tài)DDR進程收到主DDR進程將退出消息MDM 消息或超過規(guī)定時間未收到數(shù)據(jù)一致性檢査消息MCM消息，則認為主態(tài)進程已不能正常工作，根據(jù)本地活動DDR進程列表檢査本進程所在處理機的IP地址是否最小，判斷本進程是否應切換到主態(tài)，如需切換到主態(tài)，則廣播發(fā)送主DDR進程存活消息MEM消息，同時將本機DDR進程切換為主態(tài)，b)多主態(tài)DDR進程沖突解決算法若主態(tài)DDR進程收到數(shù)據(jù)一致性檢查消息MCM消息或主態(tài)DDR進程存活消息MEM，則認為存在多個主態(tài)，因此用本機IP地址和收到的MCM消息的IP地址比較若本機IP較大，則認為有其它DDR進程更適合主態(tài)，將本機DDR進程切換為從態(tài)，若本機IP較小，則發(fā)送MEM消息給相應DDR進程，其它主態(tài)DDR進程作同樣判斷；(3) 數(shù)據(jù)一致性周期性檢查主態(tài)DDR進程定期廣播發(fā)送數(shù)據(jù)一致性檢査消息MCM，MCM消息中包含主態(tài)DDR進程的每條數(shù)據(jù)的LTS和UID字段，DDR進程收到MCM消息后將作以下處理-a) 主態(tài)DDR進程收到MCM消息，則知道出現(xiàn)多個主態(tài)，啟動第(2)步中的多主態(tài)DDR進程沖突解決，從而保證只有一個主態(tài)進程，b) 每個從態(tài)DDR進程收到MCM消息，則根據(jù)MCM消息中內容逐條與本地數(shù)據(jù)的LTS和UID比較如果MCM消息中的該條記錄的LTS值較大，說明主態(tài)DDR進程的數(shù)據(jù)為較新版本，向主態(tài)DDR進程發(fā)送數(shù)據(jù)重傳消息RDM，請求主態(tài)重傳該條數(shù)據(jù)，主態(tài)DDR進程收到RDM消息后，用數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM，廣播該條數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)，如果MCM消息中的該條記錄的LTS值較小，則主態(tài)DDR進程的數(shù)據(jù)為舊版本，從態(tài)DDR進程發(fā)送RRM消息給主態(tài)DDR進程，以更新該條數(shù)據(jù)，如果MCM消息中的該條記錄與本地記錄的LTS值相等，但是兩者UID值不相等，說明存在數(shù)據(jù)沖突且還未被應用程序解決，向主態(tài)DDR進程發(fā)送RDM消息，請求主態(tài)重傳該條數(shù)據(jù)，主態(tài)DDR進程收到RDM消息后，用RRM消息廣播該條數(shù)據(jù)的最新版本數(shù)據(jù)，如果MCM消息中的該條記錄與本地記錄的LTS值和UID值均相等，說明兩者數(shù)據(jù)版本一致，不作任何處理；(4) 數(shù)據(jù)更新a)當應用程序需更新某條數(shù)據(jù)時，調用DDR接口庫的提供的更新函數(shù)將更新數(shù)據(jù)發(fā)送給本地DDR進程，本地DDR進程采用以下算法更新數(shù)據(jù)i )將該條數(shù)據(jù)的LTS加1， UID更新為調用進程的UID，更新本地的數(shù)據(jù)，ii)向其它DDR進程廣播發(fā)送數(shù)據(jù)更新UDM消息，以更新該條數(shù)據(jù)；b) DDR進程接收到數(shù)據(jù)更新消息UDM按以下算法處理i) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值小于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，說明本地數(shù)據(jù)較新，不做處理，ii) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值大于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，則用UDM中的數(shù)據(jù)更新本地數(shù)據(jù)，包括LTS和UID字段，iii) 如UDM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值等于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，但UID值不相等，說明產生數(shù)據(jù)更新沖突，按第(6)步"數(shù)據(jù)更新沖突解決算法"解決沖突，并記錄詳細的曰志，iv) 其它情況，則不做處理；c) DDR進程接收到數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM按以下算法處理，i) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值小于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，說明本地數(shù)據(jù)較新，不做處理，ii) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值大于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，則用RRM中的數(shù)據(jù)更新本地數(shù)據(jù)，包括LTS和UID字段，iii) 如RRM消息中該條數(shù)據(jù)的LTS值等于本地該條數(shù)據(jù)的LTS值，但UID值不相等，說明產生數(shù)據(jù)更新沖突，按第(6)步"數(shù)據(jù)更新沖突解決算法"解決沖突，并記錄詳細的日志；(5) 數(shù)據(jù)更新通知接收到數(shù)據(jù)更新的DDR進程發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知消息給本地DDR接口庫，應用程序通過定時輪詢或注冊回調函數(shù)方式獲得此通知消息；(6) 數(shù)據(jù)更新沖突解決當DDR進程收到UDM或RRM消息時并檢測到數(shù)據(jù)更新沖突時按下列方法進行處理a) 將該條數(shù)據(jù)的本地數(shù)據(jù)保存到沖突數(shù)據(jù)列表中，b) 用收到的數(shù)據(jù)更新本地相應數(shù)據(jù)，c) 向沖突數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)更新消息UID對應的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)沖突通知消息，由DDR接口庫對應的本地應用程序解決此沖突，d) 向本地其它應用程序的DDR接口庫發(fā)送數(shù)據(jù)更新通知；(7) 數(shù)據(jù)讀取應用程序通過DDR接口庫直接從本地共享內存中讀取某條數(shù)據(jù)；(8) DDR進程退出處于主態(tài)的DDR進程退出時，廣播發(fā)送主DDR進程將退出消息MDM消息。
3、 如權利要求1所述的分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法，其特征在于所述提供一個函數(shù)接口庫，用于應用程序與數(shù)據(jù)同步進程DDR進行數(shù)據(jù)交互是指在DDR接口庫中有為應用程序提供數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)更新、定時輪詢和注冊更新通知回調的接口函數(shù)，DDR接口庫函數(shù)定義為(1) 獲取數(shù)據(jù)函數(shù)定義為int Get (int nddrNo， char承pUserdata, int nUserdataLength)， 本函數(shù)從本地共享內存數(shù)據(jù)中取出第nddrNo條數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)內容放入pUserdata中，數(shù)據(jù)最長為nUserdatalength字節(jié)；(2) 更新數(shù)據(jù)函數(shù)定義為int Set (int nddrNo， const char氺pUserdata， int nUserdataLength)，本函數(shù)將pUserdata中的數(shù)據(jù)更新到本地數(shù)據(jù)拷貝中第nddrNo條數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)最長為nUserdataLength字節(jié)；(3) 定時輪詢函數(shù)定義為int GetNotify (int承changedRecords)，根據(jù)函數(shù)返回有多少條數(shù)據(jù)變化，將變化數(shù)據(jù)的編號放入changedRecords數(shù)組中，應用程序可根據(jù)changedRecords數(shù)組中的數(shù)據(jù)編號調用get函數(shù)取得具體的變化的數(shù)據(jù)；(4) 注冊回調函數(shù)為int RegisterNotifyCallback (void襯uncptr)， funcptr為形女口 void func(int nRecordNo)函數(shù)指針，nRecordNo為變化的數(shù)據(jù)編號，當有通知消息時，DDR接口庫自動調用應用程序注冊的函數(shù)(funcptr)完成相應的功能處理。
4、 如權利要求2所述的分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法，其特征在于所述心跳消息HBM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP、消息產生時間、主從狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)一致性檢査消息MCM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP、消息產生時間、每條數(shù)據(jù)的邏輯時間LTS和應用程序編號UID字段；所述數(shù)據(jù)更新消息UDM消息包括消息順序號、本機IP地址、消息產生時間、更新的數(shù)據(jù)條編號、邏輯時間LTS、應用程序編號UID字段和用戶數(shù)據(jù)user datahead禾口 user data^所述數(shù)據(jù)重傳消息RDM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消息產生時間、請求重傳數(shù)據(jù)條的編號；所述數(shù)據(jù)重傳應答消息RRM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消息產生時間、重傳數(shù)據(jù)條的編號、邏輯時間LTS、應用程序編號UID字段和用戶數(shù)據(jù)user data head禾口 user data;所述主DDR進程將退出消息MDM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP地址、消息產生時間；所述主DDR進程存活消息MEM消息數(shù)據(jù)包括消息順序號、本機IP、消息產生時間。
全文摘要
分布式實時數(shù)據(jù)復制同步方法屬計算機應用。每臺處理機上運行一個DDR進程，定期廣播心跳信息，保存和維持與其它處理機上進程相同的數(shù)據(jù)拷貝。應用程序與DDR進程在DDR接口庫中進行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)以條為單位，存儲在操作系統(tǒng)提供的共享內存中，每條數(shù)據(jù)固定為N字節(jié)，M條數(shù)據(jù)記錄，含邏輯時間、更新應用程序編號和用戶數(shù)據(jù)。整個DDR進程組中只有一個主態(tài)。復制步驟包括同步進程DDR初始化；主態(tài)選舉；數(shù)據(jù)一致性周期性檢查；數(shù)據(jù)更新；數(shù)據(jù)更新通知；數(shù)據(jù)更新沖突解決；數(shù)據(jù)讀取和DDR進程退出。本方法不用數(shù)據(jù)庫，杜絕了因數(shù)據(jù)庫宕機整個系統(tǒng)不能使用的情況，數(shù)據(jù)讀取不產生網絡訪問，數(shù)據(jù)更新快，實時性、可靠性高，特別適合于實時、分布式重大使命系統(tǒng)。
文檔編號G06F9/52GK101661408SQ200910167619
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權日2009年9月14日
發(fā)明者劉健波, 軍 楊, 波 楊 申請人:四川川大智勝軟件股份有限公司