[发明专利]用于直连客户端服务器系统中的在线恢复的操作日志记录

说明书

技术领域

本发明涉及客户端服务器系统中的恢复领域。具体而言，本发明涉及其中客户端进程直接连接到服务器进程的那些体系结构。更具体的说，本发明涉及在直接连接到服务器子系统的一个或多个客户端进程存在故障的情况下维护服务器子系统对现有的和新的客户端的可用性的能力。

背景技术

计算机应用的一种常见体系结构是客户端-服务器体系结构。客户端-服务器应用是这样的计算机系统，其中应用的功能划分在服务器和客户端两端。例如，客户端可以提供用户接口并且服务器可以提供对共享资源的访问。通常客户端和服务器作为单独的进程来执行。客户端请求服务器进程代表他们来执行动作，即客户端经由服务器来访问共享的资源。服务器管理共享的资源，并且这些资源可被称为“被管理数据(manageddata)”。为了便利(代表客户端)执行动作，服务器需要维护控制数据来管理这些动作的执行。控制数据的示例是用来对并发、许可和对被管理数据的访问等进行控制的信息。通常，控制数据是瞬时的并且在系统启动时被重新初始化；然而部分控制数据可以是持久的。总之，客户端-服务器系统中的服务器所操纵的数据可被分为两部分：被管理数据，以及控制数据。

客户端-服务器体系结构中使用的服务器的一个常见示例是数据库管理系统(DBMS)。数据库是存储在计算机中的“数据项”的集合-这些数据项构成了数据库管理系统(DBMS)设置中的被管理数据。多个用户可以经由客户端并发地访问这些(被管理的)数据项。代表客户端执行的动作称为“事务(transaction)”。事务可从数据库进行读取、向数据库进行写入(插入、删除或更新)或者两者兼有，因此事务可由许多读和写操作组成。事务不仅可以引起数据项的修改，而且可以引起DBMS在内部维护的用来控制执行并提供对底层数据项的访问的控制数据的修改。我们将经常提供来自DBMS的示例。然而，应当注意到这里所提出的本发明具有广泛的应用性并且DBMS只是一个示例应用。

本领域技术人员将认识到“原子性”是任何关键任务(missioncritical)客户端-服务器系统的预期性态。原子性指的是这样一种属性，即任何客户端请求不是完全执行就是根本不执行，换言之，客户端所请求执行的动作的所有影响对于其他客户端不是都可见就是都不可见。非常需要原子性的客户端-服务器系统的一个示例是DBMS。事务的所有影响都对其他事务不是应当都可见就是应当都不可见(这是事务的ACID(原子性、并发性、隔离性和持久性)属性的一部分)。客户端请求对被管理数据具有有意的直接影响。然而，控制数据被间接地改变。它是被代表客户端执行的服务器进程改变的。通常原子性的属性与被管理数据相关，并非与控制数据相关。

在本领域中，经由日志记录(logging)和恢复来实现被管理数据的原子性的技术已是众所周知。预写式日志记录(WAL)是日志记录的一个公知示例。在该方案中，创建日志记录来跟踪对被管理数据进行的改变。日志记录包括被管理数据的旧拷贝以及新拷贝。它们还记录客户端动作的开始和结束。WAL保证了在持久保存实际被管理数据之前将日志记录持久保存到诸如磁盘这样的非易失性存储介质。因此，在任何发生故障的情况下，服务器使用已被持久保存的日志记录来确定给定客户端动作是部分完成的还是充分完成的。通过使用日志记录中保存的被管理数据的旧拷贝将被管理数据的状态“回滚”到其在开始客户端动作之前所具有的状态，部分完成的客户端动作的影响被撤销。类似地，使用日志记录中保存的被管理数据的新拷贝来使被管理数据的状态“前滚”，以反映充分完成的客户端动作所作出的改变。以这种方式，服务器即使在发生故障的情况下也可以保证对被管理数据执行的客户端动作的原子性。回滚和前滚一起帮助实现了系统的原子性。

正如原子性是被管理数据的正确性条件一样，一致性是控制数据的正确性条件。我们把控制数据的一致状态定义为下述状态，在该状态下客户端动作不是正在修改控制数据。注意到在回滚结束时，控制数据按照定义处于一致状态。当执行客户端动作时，可以引起控制数据的改变，控制数据包括但不限于访问控制信息、被管理数据元数据、并发控制信息等。在客户端发生故障的情况下，在服务器可以把曾对被管理数据执行的客户端动作的影响成功回滚之前，控制数据需要处于一致状态。

我们把“恢复”定义为使控制和被管理数据达到正确状态的过程。就是说，恢复包括将控制数据带到一致状态以及维持被管理数据的原子性。