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詹姆斯·格雷

Posted on 2011-12-21 10:58 Prayer 阅读(381) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: DB2
詹姆斯·格雷

                              ——数据库技术和“事务处理”专家

1998年度的图灵奖授予了声誉卓著的数据库专家詹姆斯·格雷(James Gray)或称吉姆·格雷(JimGray,Jim是James的昵称)。这是图灵奖诞生32年的历史上,继数据库技术的先驱查尔斯·巴赫曼(Charles W.Bachman,1973)和关系数据库之父埃德加·科德(Edgar F.Codd,1981)之后,第3位因在推动数据库技术的发展中做出重大贡献而获此殊荣的学者。

    格雷生于1944年,在著名的美国加州大学伯克利分校计算机科学系获得博士学位。其博士论文是有关优先文法语法分析理论的。学成以后,他先后在贝尔实验室、IBM、Tandem、DEC等公司工作,研究方向转向数据库领域。

    在IBM期间,他参与和主持过IMS、System R、SQL/DS、DB2等项目的开发,其中除System R仅作为研究原型,没有成为产品外,其他几个都成为IBM在数据库市场上有影响力的产品。

    在Tandem期间,格雷对该公司的主要数据库产品ENCOMPASS进行了改进与扩充,并参与了系统字典、并行排序、分布式SQL、Nonstop SQL等项目的研制工作。

    在DEC,他仍然主要负责数据库产品的技术。格雷进入数据库领域时,关系数据库的基本理论已经成熟,但各大公司在关系数据库管理系统(RDBMS)的实现和产品开发中,都遇到了一系列技术问题,主要是在数据库的规模愈来愈大,数据库的结构愈来愈复杂,又有愈来愈多的用户共享数据库的情况下,如何保障数据的完整性(Integrity)、安全性(Security)、并行性(Concurrency),以及一旦出现故障后,数据库如何实现从故障中恢复(Recovery)。这些问题如果不能圆满解决,无论哪个公司的数据库产品都无法进入实用,最终不能被用户所接受。正是在解决这些重大的技术问题,使DBMS成熟并顺利进入市场的过程中,格雷以他的聪明才智发挥了十分关键的作用。

目前,各DBMS解决上述问题的主要技术手段和方法如下:

1.把对数据库的操作划分为称之为“事务”(或“事务元”,transaction)的一个个原子单位。事务是事务处理(transaction processing)的基本执行单位,即一个事务中的操作要么全部被执行,要么全部都不执行,即实行所谓all or none的原则。一个事务一般以一个“开始”语句(begin)开始,先从数据库中取出一些数据,然后进行所需的处理,最后以“提交”语句(commit)结束。如事务中发生异常,则用“异常终止”语句(abort)或“回退”语句(rollback)撤销本事务执行过程中对数据库已做的所有更新(即所谓undo),将数据库恢复到事务开始时的正确状态,以保障数据的完整性、一致性。

    2.用户在对数据库发出操作请求时,系统对有关的不同粒度(granularity)的数据元素(字段、记录以至整个文件)“加锁”(10cking),加锁的数据将被暂时禁止其他用户访问(我们这里仅是一种简化的解释,实际上,根据用户对数据请求的不同性质,加锁的数据如何对待另一用户的请求,呈现复杂的情况,例如,如果加锁的数据将被修改,那是绝对禁止其他用户访问的;而如果加锁的数据只用于读出,则其他用户的读出请求还将是允许的。这由所谓“锁相容性矩阵”——lock compatibility matrix管理和控制)。操作完成后“解锁”(unlocking)。这一机制用以既保持事务之间的“并发性”,又保证数据的“完整性”。

    3.建立系统运行日志(10g),记载各事务的始点、终点以及在事务中被更新过的页面的改前和改后状况(before image和afterimage),以便在系统出现散障使数据库遭到破坏时,能根据定期或不定期为数据库所作的备份(backup)加上日志中的信息将数据库恢复到系统故障前的正确状态,同时又能保留最后一次备份以来对数据库所作的修改。

    4。对数据库的任何更新分两阶段提交(two-phase commit)。这是基于一个事务可能同时涉及两个不同的数据库系统而必需的,这在分布式系统中尤为重要。

    上述及其他各种方法可总称为“事务处理技术”(transaction processing technique)。格雷在事务处理技术上的创造性思维和开拓性工作,使他成为该技术领域公认的权威。他的研究成果反映在他发表的一系列论文和研究报告之中,最后结晶为一部厚厚的专著Transaction Processing:Concepts and Techniques(Morgan Kaufmann Publishers,1993,另一作者为德国斯图加特大学的A.Reuter教授)。事务处理技术虽然诞生于数据库研究,但对于分布式系统,client/server结构中的数据管理与通信,对于容错和高可靠性系统,同样具有重要的意义。

    格雷的另一部著作是The Benchmark Handbook:for Database and Transaction Processing Systems,第1版于1991年,第2版于1993年出版,也是Morgan Kaufmann出版社出版的。格雷还是该出版社“数据管理系统丛书”的主编。

    格雷在数据库学术界十分活跃。国际上定期或不定期举行的一些重要的数据库学术会议如VLDB、SIGMOD上,都能见到他的身影,听到他的声音。除了在公司从事研究开发外,他还兼职在母校伯克利、斯坦福大学、布达佩斯大学从事过教学和讲学活动。1992年,VLDB杂志(The VLDB Journal)创刊,他出任主编。

    格雷是ACM于1988年授予IBM的System R以软件系统奖的6位得奖人之一,其他5人是Donald Chamberlin、Raymond Lorie、Gianfranco Putzolu、Patricia Selinger和Irving Traiger。正是由于格雷在数据库技术方面的声誉,软件业中的“巨无霸”微软公司在1993年决定进入大型关系数据库市场时,才不惜用种种手段把格雷从DEC公司挖过来。因格雷不喜欢微软总部所在的多雨的西雅图,愿意留在阳光灿烂的旧金山,微软特地在旧金山开辟第二个微软研究院海湾区研究中心BARC(Bay Area Research Center),安排格雷任该研究院主管。格雷果然不负所望,领导一个研制小组开发出了MS SQL Server 7.0,成为微软历史上一个里程碑式的版本,而且也成为当今关系数据库市场上的佼佼者。

    格雷是在1999年5月4日于亚特兰大举行的ACM全国会议上接受图灵奖的。格雷发表了“信息技术今后的目标”的演说(What Next?一A dozen remaining IT problems),纵论了信息技术发展中有关的几个方向性问题。后来,该文经修改后在SIGMOD的会上以What Next?一A dozen IT Research Goals为题再次发表。格雷的演说在对计算技术的发展作总结性回顾时认为,英国数学家巴贝奇(Charles Babage,1791—1871)在19世纪所梦想和追求的计算机今天已经基本实现;美国数学家布什(Vannevar Bush,1890—1974,曾任罗斯福总统的科学顾问)20世纪40年代所设想的“梅米克斯”MEMEX即“记忆延伸器”(MEMory EXtender)当前已接近实现;而图灵所提出的智能机器离实现还有一段距离,目前的计算机还难以通过“图灵测试”。为了完全实现上述3位科学巨人的理想,格雷呼吁美国政府要重视支持对IT技术的长期研究,认为其重要意义不亚于200年前杰弗逊(Thomas Jefferson,1743—1826,“独立宣言”的起草者,美国第三任总统,1801—1809在位)决定用1 500万美元从法国政府手中买回路易斯安娜领地(Louisiana Territory,这是位于密西西比河和洛矶山脉之间,北至加拿大,南达墨西哥湾的大块土地,面积达2 070 000km2)这一被称为Louisiana Purchase的著名历史事件,然后又派出以刘易斯上尉(Captain Meriwether Lewis)和克拉克(William Clark)为首的“发现军团(Corps for Discovery)到西部探险直至太平洋海岸,为最终形成美国如今的版图奠定了基础。格雷认为,一个好的IT长期目标应具有以下5个关键性:

    1.可理解性  目标应能简单表述并被人理解。

    2.有挑战性  如何达到目标不是很明显的。

    3.用途广泛  不只对计算机科学家有用,而是对大多数人有用。

  4.可测试性  以便检查项目进展并知道目标是否已经达到。

    5.渐进性  中间有若干里程碑,以检查项目进展并鼓舞研究人员干下去。

    在以上论点支持下,格雷提出的几个IT技术的长期研究目标如下:

    1.规模可伸缩性(scalability)。

    2.通过图灵测试。

    3.语音到文本的转换(Speech to Text)。

    4.文本到语音的转换(Text to Speech)。

    5.机器视觉,能像人一样识别物体和运动。

    6.个人的“梅米克斯”,可记录人所看到和听到的一切,需要时快速检索出来。

    7.世界的“梅米克斯”,即建立文本、音乐、图像、艺术、电影的“全集”(corpus),可回答有关的任何提问,像人类专家那样快而好地做索引,做文摘。

    8.虚拟现实(格雷用了TelePresenee这个词,参见对1969年图灵奖获得者明斯基的介绍)。

    9.无故障系统(Trouble-Free Systems)。

    10.安全系统(Secure Systems)。

    11.高可用系统(AlwaysUp)。

    12.自动程序设计(Automatic Programming)。

  格雷的图灵奖演说全文已由笔者译出,摘要刊于《中国计算机报》2000年6月,有兴趣的读者可以一阅。

    目前,格雷本人正在从事Scalability这一长期目标的研究,他是微软“规模可伸缩的服务器研究小组”(Scalable Servers Research Group)的高级研究员,该项目已有若干研究成果在网上公布。

    格雷的电子信箱为:

    gray @ microsoft.com

他的因特网个人主页为:

http://www.research.microsoft.com/research/barc/gray

(引用自:http://202.207.0.245:9001/jisuanjifazhanshi/tuling/33.htm)

 

 


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