高并发环境下加密数据库的效率优化

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云计算技术的高速发展使得云数据库得到了普及,但由于云数据库数据的使用者和所有者分离的特点导致所有者的数据面临泄露的风险。使用加密数据库将所有者的数据加密之后再存储到云端是保护隐私数据的可行方案之一。然而,由于加密数据库系统对复杂语句的处理效率低下,并且缺乏在高并发环境下的加密资源调度方案,使得系统无法在兼顾安全性的同时保障可用性,故无法广泛应用。为此,本文对加密数据库的系统进行优化,对加密数据库的推广应用具有重要意义。经过前期对加密数据库原型系统的性能测试发现提升效率的挑战在于首先在实际的应用场景中涉及的复杂查询语句处理效率低下,因为系统内部解析组件产生了规模庞大且结构复杂的抽象语法树,对抽象语法树的构建与遍历十分耗时间。再者,加密数据库无法有效应对高并发环境的用户请求。故本文对加密数据库处理语句的抽象语法树进行优化,并对系统的加密资源提出有效的调度方案,本文的主要任务如下:1)提出构建Clamshell图的方法来优化解析模块在处理复杂查询时产生的抽象语法树结构,优化复杂SQL语句中冗余节点。同时,对不同的复杂SQL语句类型进行分类,根据不同类型语句设计了9类优化模块。在此基础上有针对性地对解析模块中语法树的进行了优化与提升,实现了高效处理复杂SQL语句的加密数据库解析模块;2)为加密数据库系统提出了有效的资源调度方案,可以有效应对多用户并发请求调用加解密服务模块的情况。首先设计了基于高并发场景下有效的密钥分发方案,然后提出了高效的加密资源调度方案,通过对传入加密服务模块的SQL语句设立优先数,根据优先数为SQL语句分配加密资源,提高加密资源的利用率,从而提升系统整体的吞吐量和性能;3)在原型系统中进行了性能测试,验证了优化方案的可用性。经测试,加密数据库对于复杂语句的处理效率显著提升,并且能合理调度加密资源,从而有效应对云环境中多用户并发请求数据的场景。本文针对加密数据库设计了高并发环境下的性能优化方案,并重新实现了加密数据库中的解析模块与资源管理模块。基于优化后加密数据库系统进行了测试,在高并发环境下任务处理效率与资源利用率得到了显著提升,达到了预期目标。
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