[发明专利]一种面向云计算环境的容错并行Skyline查询方法

摘要

本发明公开了一种面向云计算环境的容错并行Skyline查询方法，目的是提出一种可控制故障对分布并行Skyline查询处理过程的影响、保证Skyline查询处理效率和结果正确性的方法。技术方案是先构建由协调节点、计算节点和备份节点组成的云计算环境，协调节点执行任务调度程序，向计算节点分发Skyline查询处理任务；协调节点执行故障处理程序，定期对计算节点进行故障检测并进行故障修复；各计算节点执行查询处理程序，接收来自协调节点的Skyline查询处理任务，并行进行Skyline查询处理；协调节点的结果分析处理程序收集计算节点的Skyline查询处理结果，并对其进行Skyline查询处理，得到最终的Skyline查询结果。采用本发明可及时发现和准确定位故障，有效保证Skyline查询处理效率和查询正确性。

主权项

1.一种面向云计算环境的容错并行Skyline查询方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，构建一个云计算环境，它由多个节点构成，每个节点都是一台可独立运行的计算机，各节点通过网络设备互连；云计算环境包括一个协调节点，负责与用户交互，接收用户提交的查询请求，向各计算节点分发查询处理任务和收集查询处理结果，并向用户返回查询结果；云计算环境包括N个计算节点，N为正整数，它们负责存储原始数据集并执行查询处理任务，并向协调节点返回查询处理结果；每个计算节点配置一个备份节点，计算节点上的原始数据集的副本存储在其备份节点上；协调节点、计算节点和备份节点上均安装有操作系统、TCP/IP协议软件，配置了网络环境；协调节点上安装有任务调度程序、结果分析处理程序和故障处理程序，任务调度程序接收用户提交的Skyline查询请求，向各计算节点分发Skyline查询处理任务，结果分析处理程序负责收集计算节点的Skyline查询处理结果，并对收集到的所有计算节点的Skyline查询处理结果再进行Skyline查询处理以得到最终的Skyline查询结果，故障处理程序负责定期对计算节点进行故障检测，并进行故障修复；计算节点和备份节点上均安装有查询处理程序，查询处理程序负责接收来自协调节点的Skyline查询请求，并对计算节点或者备份节点上存储的原始数据集进行Skyline查询处理；第二步，协调节点执行任务调度程序，向各计算节点分发Skyline查询处理任务；协调节点执行故障处理程序，定期对计算节点进行故障检测，并进行故障修复；各计算节点执行查询处理程序，接收来自协调节点的Skyline查询处理任务，并行进行Skyline查询处理；2.1协调节点的任务调度程序接收用户提交的Skyline查询请求；2.2协调节点的任务调度程序向所有计算节点转发Skyline查询请求；2.3协调节点的故障处理程序按故障检测的周期T定期对计算节点进行故障检测，并进行故障修复，T取100s，具体步骤如下：2.3.1故障处理程序按周期T定期向所有计算节点发送探测消息；2.3.2故障处理程序接收协调节点的探测消息，并返回应答消息；2.3.3故障处理程序检查t时间内收到的计算节点的应答消息，t取10s；2.3.4故障处理程序对未接收到应答消息的计算节点进行如下故障修复处理：2.3.4.1如果协调节点保存的该计算节点的状态标记Status为“Complete”，则协调节点保存的Skyline集合即为该计算节点最终的Skyline集合；2.3.4.2如果协调节点保存的该计算节点的状态标记Status为“Continue”，则协调节点将Skyline查询请求、保存的“数据对象DO在本地原始数据集Set中的当前位置”和“Skyline集合LS”一起发送给该计算节点的备份节点，由备份节点替代该计算节点继续完成后续的Skyline查询处理，并将最终的Skyline集合LS返回给协调节点；。2.4每个计算节点的查询处理程序接收来自协调节点的Skyline查询请求，根据接收的Skyline查询请求对各自存储的原始数据集进行Skyline查询处理，具体步骤如下：2.4.1查询处理程序接收来自协调节点的Skyline查询请求；2.4.2查询处理程序初始化Skyline集合计数器ε＝0；2.4.3查询处理程序对本地原始数据集Set中的所有数据对象逐一进行数据对象之间的控制关系判断，并定期将Skyline查询处理的中间状态信息保存到协调节点，具体步骤如下：2.4.3.1判断本地原始数据集Set中的数据对象DO与本地原始数据集Set中的所有其他数据对象之间的控制关系，如果数据对象DO不被本地原始数据集Set中任意一个其他数据对象所控制，则将数据对象DO放入计算节点的Skyline集合LS中，即，LS＝LS+{DO}，同时更新计数器ε，ε＝ε+1；2.4.3.2如果计数器ε＝θ，θ的取值范围是[100，1000]中的正整数，则将该计算节点的状态标记Status设置为“Continue”，然后将状态标记Status、数据对象DO在本地原始数据集Set中的当前位置和Skyline集合LS保存到协调节点；2.4.3.3如果计数器ε＜θ，且本地原始数据集Set中的所有数据对象都已进行2.4.3.1中的处理，则将该计算节点的状态标记Status设置为“Complete”，然后将状态标记Status和Skyline集合LS保存到协调节点；2.4.4查询处理程序将Skyline集合LS返回给协调节点；第三步，协调节点的结果分析处理程序收集计算节点的Skyline查询处理结果，并对其进行Skyline查询处理，得到最终的Skyline查询结果：3.1结果分析处理程序收集所有计算节点的Skyline集合LS；3.2结果分析处理程序合并所有计算节点的Skyline集合LS，得到新数据集NS；3.3初始化协调节点的Skyline集合3.4结果分析处理程序对新数据集NS进行Skyline查询处理，即，判断新数据集NS中的每个数据对象N_DO与新数据集NS中所有其他数据对象之间的控制关系，如果数据对象N_DO不被新数据集NS中任意一个其他数据对象所控制，那么将数据对象N_DO放入协调节点的Skyline集合GS中；3.5结果分析处理程序将Skyline集合GS返回给用户。