数据库管理系统 (DBMS) 中的 Thomas 写规则

引言

数据库管理系统 (DBMS) 被认为是一种组织、存储和搜索信息的有序方式，这在当今的信息管理中是必不可少的。数据管理的一致性、可靠性和效率是 DBMS 性能的关键原则。这就是为什么它遵循许多指导原则和规定。Thomas 写入规则是管理分布式数据库系统之间交互的基本规则之一，它在分布式数据库系统中也至关重要。在本文中，我们将讨论 Thomas 写入规则、其特殊品质、含义和解释，以及它所利用的 DBMS 类型。

理解 Thomas 写入规则

Thomas 分区规则通常被称为 Thomas 规则，由 David Thomas 发明，是分布式数据系统的一个完整性因素。它解决了在分布式环境中出现的数据文档稳定性问题，在该环境中，多个节点或位置可以保存同一数据库的许多副本。并行事务构成了真正的挑战，允许多个事务同时更改同一数据项，并引入了冲突或数据不一致的风险。

Thomas 写入规则表述如下

“当事务 T_i 写入数据项 X，并且另一个事务 T_j 同时读取 X 时，只有当 T_j 对 X 的读取操作发生在 T_i 的写入操作之后，才允许 T_i 对 X 的写入操作继续执行。”

此条件确保另一个事务（也添加到此数据项）将同时读取通过经批准的事务写入的最新值。对写入的数据项的任何事务都将观察到最新值。换句话说，它允许事务使用最新值，因为并发事务可能会更早地更改它。

这是一个简化图，显示了分布式数据库系统的 Thomas 写入规则如何工作

在此图中

• 所有分布式结构都有几个主要站点；单个网络是一个“分布式数据库系统”。
• 在分布式系统中，每个“站点”都特指用于在系统上存储相同数据库副本的位置。
• “数据库”块是存储在每个位置的特定数据库。
• 箭头表示服务器和数据库之间的数据流和通信发生。
• 分布式系统的数据库采用 Thomas 读写规则，一旦事务的顺序确定了操作序列，就只提供只读或只写事务。
• 此图展示了 Thomas 写入规则在分布式数据库环境中强制执行的操作。它对写入请求进行排序，并确认数据操作按顺序执行，以确保不发生冲突并保持数据一致性。

Thomas 写入规则的实现

要执行 Thomas 写入规则，需要大量的同步和协调。因此，这应该被考虑在内，这是一项艰巨的工作。主要挑战是确保事务遵循交战规则，同时保持系统动态和影响重要性高。

1. 时间戳排序
   时间戳排序是实现 Thomas 写入规则的常用方法。每个事务都有一个唯一的时间戳，指示其执行顺序。当事务尝试写入数据项时，系统会验证是否有任何并发事务读取了时间戳早于当前事务的数据项。在这种情况下，写入操作将被推迟，直到所有这些操作完成，从而保证符合 Thomas 写入规则。
2. 两阶段锁定 (2PL)
   还有另一种技术可以用于确保严格遵循 Thomas 写入规则。此技术称为两阶段锁定。这种方法的主要特点是确保其他线程在实际使用数据之前首先获得对数据的访问权限。假设，在某个场景中，一个事务正在写入其他事务同时读取的数据项。要使随后的写入操作发生，它应该首先等待所有并发读取事务成功完成读取过程，这意味着解除其锁定。
3. 冲突检测与解决
   分布式数据库系统的实现可以通过冲突检测和解决机制来强制执行 Thomas 写入规则。系统还能够处理并发事务可能发生的干扰，这些事务同时尝试读取和写入同一数据项，其中一个事务的结果覆盖另一个事务并最终导致不一致，方法是中止一个事务或将两个事务串行化。

Thomas 写入规则的重要性

在这种情况下，Thomas 写入规则的彻底性对于数据一致性和完整性至关重要。此规则抑制了脏读、不可重复读和幻读等明显异常，从而对各种数据库上的读写操作施加了严格的顺序，从而影响了它们的整体可靠性。

1. 数据一致性
   Thomas 无法通过仅启用已提交的写入活动来确保分散节点之间的数据一致性，这可以在并发读取中看到，而并发读取是通过时间差异实现的。这种情况对事务的序列或它们在系统之间发生的顺序没有影响。相同的数据库文档以不同的形式存在，以便再次执行相同的事务。
2. 事务隔离和原子性
   Thomas 写入规则防止并发事务相互干扰，处理原子性，并维护事务原子性和隔离性。每个事务都在数据库集的副本上独立运行，避免了并发事务的原因，并保证了各个操作的不可分割性。
3. 容错性
   该机制通过最大限度地减少数据不一致的发生，增加了容错性，即使发生许多网络故障和许多节点故障。在流量条件下，数据的完整性是安全的，确保系统以正确的顺序从错误中恢复。

影响和困难

Thomas 写入规则是一个内置的数据集成过程，可确保数据一致性和完整性。但是，在实施它时必须考虑一些困难和因素。

1. 性能开销
   鉴于必须嵌入同步技术才能获得每个观察者的读数，采用 J. H. Thomas 写入规则肯定会增加性能开销。所需的信息处理和通信请求可能会导致系统性能和响应时间出现问题，尤其是在时间戳排序、两阶段阻塞和冲突检测方面。
2. 可扩展性
   当分布式数据库系统变得庞大而复杂时，恢复成为主要问题，因为系统规模扩大后可伸缩性成为一个大问题。已开发的 Thomas 写入规则的部署，尤其是在高事务量和网络延迟配置中成本高昂，将充分限制新铸造系统的增长路径。
3. 并发控制
   Thomas 写入规则应强制执行操作系统的并发部分，而不会影响系统性能。因此，数据库管理员应彻底创建和优化并发控制方法，以便事务能够尽可能快地运行，而不会违反数据一致性。

结论

总之，Thomas 写入规则是此处实施的关键方法之一，它确保在并行执行工作时数据库是安全的，并且数据一致性得到良好保证。它通过强制执行涉及读写操作的特定序列来防止可能导致并行事务冲突或不一致的情况发生。尽管数据一致性维护有时可能是一个问题，但它的好处超过了数据一致性监控可能导致的性能和可伸缩性下降。如今，Thomas 写入规则变得更加不可或缺，因为它作为安全可靠数据管理的基础概念，对于分布式数据库系统的持续发展至关重要。