嵌入式移動數據庫從研究走向應用

2019-11-03 09:08:54

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李安渝、林立杰、張孝、王建華、肖震　　編者按：嵌入式移動數據庫技術目前已經從研究領域向廣泛的應用領域發展，緊密結合各種智能設備的嵌入式移動數據庫技術已經得到了學術界、工業界、軍事領域、民用部門等各方面的重視，不斷實用化。下文就對此技術做了詳細介紹……

　　嵌入式移動數據庫技術目前已經從研究領域向廣泛的應用領域發展，各種嵌入式移動數據庫產品紛紛涌現。尤其是對移動數據處理和管理需求的不斷提高，緊密結合各種智能設備的嵌入式移動數據庫技術已經得到了學術界、工業界、軍事領域、民用部門等各方面的重視，不斷實用化。　　

什么是嵌入式移動數據庫

　　從數據庫技術的發展過程來看，計算環境和數據庫技術基本保持著一種同步發展的態勢，互相影響、互相促進。移動計算的概念是對“任何時間、任何地點的立即通訊”的擴展。在分布式計算的基礎上，計算環境進一步擴展為包含各種移動設備、具有無線通信能力的服務網絡，構成了一個新的計算環境，即移動計算環境。

　　相應地，數據庫系統先后出現了集中式數據庫系統、分布式數據庫系統、B/A/S多層結構的數據庫系統、嵌入式數據庫和移動數據庫。當然，這些系統也可以共存在同一個計算環境中。

　　一般說來，嵌入式移動數據庫可以從系統的體系結構方面來定義：嵌入式移動數據庫系統是支持移動計算或某種特定計算模式的數據庫管理系統，數據庫系統與操作系統、具體應用集成在一起，運行在各種智能型嵌入設備或移動設備上。其中，嵌入在移動設備上的數據庫系統由于涉及數據庫技術、分布式計算技術，以及移動通訊技術等多個學科領域，目前已經成為一個十分活躍的研究和應用領域——嵌入式移動數據庫或簡稱為移動數據庫（EMDBS）。

　　嵌入式移動數據庫的關鍵技術

　　由于移動設備的資源限制，它一般和應用系統集成在一起，作為整個應用系統的前端而存在，而它所管理的數據集可能是后端服務器中數據集的子集或子集的副本。嵌入式移動數據庫系統必須完善解決下面各項關鍵問題中的技術：

　　·備份恢復：嵌入式數據庫的備份和恢復與大型DBMS管理數據庫不同，不能簡單以獨立的服務或類似形式進行，而要按照某種簡化方式完成。

　　·復制與同步：嵌入式數據庫一般采用某種數據復制模式（上載、下載或混合方式）與服務器數據庫進行映射，滿足人們在任意地點、任意時刻訪問任意數據的需求。由于存在數據復制，則在系統中各個應用前端和后端服務器之間可能需要各種必要的同步控制過程，甚至某些或全部應用前端、中間也要進行數據同步。

　　·事務處理：嵌入式數據庫系統中的事務處理在前端可以簡單化，但在整個應用系統中可能需要結合移動計算環境的特征進行事務處理控制。

　　·安全性：許多應用領域的嵌入式設備是系統中數據管理或處理的關鍵設備，因此嵌入式設備上的數據庫系統對存取權限的控制較嚴格。同時，許多嵌入式設備具有較高的移動性、便攜性和非固定的工作環境，也帶來潛在的不安全因素。同時，某些數據的個人隱私性又很高，因此在防止碰撞、磁場干擾、遺失、盜竊等對個人數據安全的威脅上需要提供充分的安全性保證。

　　·系統快速啟動：嵌入/移動設備的系統可靠性和可用性相對于固定主機而言一般相對偏低，因此發生系統故障的概率可能大大提高。因此，在這樣的計算環境或計算平臺上必須保證系統在發生不可軟件糾錯的情況下能夠通過硬件進行系統的快速啟動。

　　此外，如果系統所嵌入的某種移動設備支持實時應用，則嵌入式數據庫系統還要考慮實時處理的要求。這是因為設備的移動性，如果應用請求的處理時間過長，任務就可能在執行完成后得到無效的邏輯結果，或有效性大大降低。因此，處理的及時性和正確性同等重要。　　

無處不在的特點

　　由于計算環境的變化，嵌入式移動數據庫極為引人注目的特征就是：無處不在。目前移動計算環境或普遍化計算環境包括幾種不同的模式，主要是：

　　* 智能計算設備+無線網絡。通過無線網絡，智能計算設備可以隨時進入MCE主網絡。

　　* 智能計算設備+調制解調器+電話網絡。在不同地點，將調制解調器和附近的電話相連接，通過電話網進入MCE主網絡。

　　* 移動用戶+傳統工作站+傳統有線網絡。移動用戶在不同場地使用靜態計算機獲得MCE的服務。

　　MCE中使用的移動設備種類繁多，同時通信領域的技術不斷發展，像藍牙計劃等，因此各種移動設備都具有一定的智能特征。智能設備可以是PC機、膝上電腦、筆記本電腦、手持計算機、個人數字助理PDA掌上計算機、車載計算機或具有信息/數據處理能力的設備（如智能傳感器、智能卡等），以及新型的雙向尋呼機和智能電話等。在這樣的計算環境中，只要用戶或應用需要在智能計算設備上進行一定數量或較復雜的數據處理和管理，那么設備上就需要嵌入數據庫。

　　這一特點將隨應用的不斷擴大而更加突出。在某種意義上講，嵌入式移動數據庫技術將使得數據庫技術更為客戶化（可定制）和平民化，嵌入式移動數據庫將成為“無處不在的數據庫”。

　　嵌入式移動數據庫的實現技術

　　雖然移動設備的資源存在各種限制，但系統硬件提供的計算能力在不斷提高，在實現嵌入式移動數據庫系統或數據庫管理器的過程中將涉及以下一些技術：

　　1. 內核微小化。只有充分小的內核系統才能夠充分適應硬件的能力。

　　2. 接口簡明實用。EMDBMS和應用一體，必需提供支持應用開發的接口。

　　3. java技術。目前在很多智能手機上有基于Java的開發應用，應該考慮Java或類似支持。

　　4. 有效的系統處理優化。在硬件存在較強限制的情況下，EDBMS必需實現某些查詢優化技術，如使用簡單索引等。

　　從目前嵌入式應用的發展趨勢來看，EDBMS的實現必須充分體現系統的可定制性，即：系統選擇的技術路線要面向具體的行業應用，不能走“大而全”的通用的路線。

摘自　中國計算機報

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