A major objective of real-time systems is to meet the timing requirements. A distributed transaction processing ensures a correct completion, which means that either a program is executed successfully, producing the intended results, or it has no results at all. If real-time applications run on distributed transaction processing environment, both correct completion and timeliness should be satisfied. Most previous commit protocols, however, fail to satisfy the timeliness for real-time processing. That is, methods for the timely completion do not always guarantee the correct completion or vice versa.
In this thesis, we propose new strategies that enforces both the timely and correct completion in the distributed real-time database systems. The strategies are composed of three parts: the language construct to specify the real-time requirements, the scheduling policy to support the timely completion, and the commit procedures to satisfy the atomicity.
The language constructs have three features: the specification rules of time constraints, the asynchronous communication primitives, and the registration method of the exception handling routines. Based on these language constructs, we propose a scheduling method to ensure the timeliness of real-time transactions and a commit protocol to guarantee the correct completion among the distributed transactions.
The scheduling method consists of two components: the one is real-time transaction scheduling that is related to task scheduling in real-time environment and the other is concurrency control that can be considered as operation level scheduling. To increase the success ratio of the urgent transactions, we propose the multi-level priority scheduling (MLPS) method. The basic idea, here, is the use of the criticalness of transactions with time information. We compare several scheduling policies with the MLPS. To enforce the data consistency, we propose a concurrency control method, called the Commit Timestamp Ordering Protocol (CTSOP) that extends the basic timestamp ordering protocol for real-time processing. The CTSOP defines Commit Timestamp by using the deadlines and arrival time when a transaction is created. The timestamp is used as a criterion to keep the data consistency with resolving conflict requests.
We also propose a new commit protocol, called the Real-time Commit Protocol (RCP), to support the correct completion with timely completion. The idea of the RCP is that commit procedures for correct completion use the results of remote transactions that are timely completed. For this, the calling transaction keeps the list of the remote transactions in order to decide a correct action and defines a return array to receive the return messages of its remote transactions. To resolve the inconsistences caused by unilateral commitment allowed in RCP, an optimized compensation transaction is proposed, too. The optimized compensation transaction reduce an overhead incurred by resolving inconsistencies in real-time computing environments.
분산 실시간 데이타베이스 시스팀은 분산된 자료의 일치성 및 시간적인 제약 조건을 만족하여야 한다. 본 논문에서는 분산 실시간 트랜잭션 처리를 위한 새로운 개념을 제시한다. 이를 위하여 본 논문에서는 분산 실시간 시스팀에서 요구하는 시간적인 제약조건들을 기술하기 위한 언어 구조를 제시하였다. 이러한 언어 구조에는 시간적인 제약조건의 기술 외에 분산 실시간 시스팀의 수행 상에서 요구되는 비동기적인 통신 방법과 예외처리 기능 등도 제공하도록 설계하였다.
이러한 언어 구조를 배경으로하여, 실시간 트랜잭션들이 그들에게 주어진 시간안에 수행이 이루어지도록 스케쥴링 정책을 제시하였다. 이러한 스케쥴링 방법은 트랜잭션의 수행 순서를 결정하기 위한 우선순위 부여 방법과 자료에 대한 일치성을 보장하기 하기 위한 동시성 제어 방법을 함께 고려하여 제시되었다. 우선순위의 결정방법으로 트랜잭션에게 부여된 중요도와 시간적인 제약조건들을 함께 고려한 다중 레벨 우선순위 스케쥴링 정책을 제시하였다. 동시성 제어 방법으로는 기존에 제시된 타임 스템 방법에 시간적인 요소를 타임스템프로 한 새로운 방법을 제시하였다.
분산된 트랜잭션들이 시간안에 수행이 이루어져도, 그들이 수행된 결과에 대한 정확성도 보장하여야 한다. 이를 위하여 새로운 실시간 시스팀을 위한 원자성 완료 프로토콜을 제시하였다. 이 프로토콜의 기본 전략은 참여자 트랜잭션들이 독자적으로 그들의 수행 결과에 대한 완료 및 철회 행위를 할 수 있도록 허용하였으며, 그 결과를 협력자의 진행 상태에 관계없이 협력자에게 보고하도록 하였다. 독자적인 완료로 인하여 발생되는 불일치성을 해결하기 위한 최적화된 보상 개념을 제시하였다. 완료 프로토콜은 본 논문에서 제시된 언어구조 및 스케쥴링 방법들을 바탕으로 구현되었다.
