嵌入式移動數(shù)據(jù)庫

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【摘要】隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式移動數(shù)據(jù)技術(shù)已在人們生活中得到廣泛應(yīng)用，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為目前數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的一個新的研究。文中分析了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)地闡述了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)，并完善了相應(yīng)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】嵌入式移動數(shù)據(jù)庫移動計算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域向廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，各種嵌入式移動數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品紛紛涌現(xiàn)。尤其是對移動數(shù)據(jù)處理和管理需求的不斷提高，緊密結(jié)合各種智能設(shè)備的嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、軍事領(lǐng)域、民用部門等各方面的重視，不斷實用化。隨著智能移動終端的普及，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域逐步走向廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

一、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的發(fā)展現(xiàn)狀

1、數(shù)據(jù)庫技術(shù)一直隨著計算的發(fā)展而不斷進步，隨著移動計算時代的到來，嵌入式操作系統(tǒng)對移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求為數(shù)據(jù)庫技術(shù)開辟了新的發(fā)展空間。嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域逐步走向廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著智能移動終端的普及，人們對移動數(shù)據(jù)實時處理和管理要求的不斷提高，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫越來越體現(xiàn)出其優(yōu)越性，從而被學(xué)界和業(yè)界所重視。

2、移動計算是一種新型的技術(shù)，它使得計算機或其他信息設(shè)備在沒有與固定的物理連接設(shè)備相連的情況下能夠傳輸數(shù)據(jù)。移動計算的作用在于，將有用、準確、及時的信息與中央信息系統(tǒng)相互作用,分擔中央信息系統(tǒng)的計算壓力,使有用、準確、及時的信息能提供給在任何時間、任何地點需要它的任何用戶。所謂移動數(shù)據(jù)庫是指支持移動計算環(huán)境的分布式數(shù)據(jù)庫。由于移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常應(yīng)用在諸如掌上電腦、PDA、車載設(shè)備、移動電話等嵌入式設(shè)備中，因此，它又被稱為嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

3、移動計算環(huán)境比傳統(tǒng)的計算環(huán)境更為復(fù)雜和靈活。計算平臺的移動性、連接的頻繁斷接性、網(wǎng)絡(luò)條件的多樣性、網(wǎng)絡(luò)通訊的非對稱性、系統(tǒng)的高伸縮性和低可靠性以及電源能力的有限性等因素對移動數(shù)據(jù)庫的性能提出了相當高的要求。移動技術(shù)的發(fā)展必將對嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的發(fā)展起強大的推動作用，同時嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的發(fā)展也能促進移動計算的廣泛應(yīng)用。

二、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的主要特點

嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下五個特點：

1、系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。

2、專用性強。嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。

3、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。

4、高實時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式移動數(shù)據(jù)庫軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。

5、嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機中，而不是存貯于磁盤等載體中。由于嵌入式系統(tǒng)的運算速度和存儲容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系統(tǒng)必須具有較高的實時性，因此對程序的質(zhì)量，特別是可靠性，有著較高的要求。系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機中，而不是存貯于磁盤等載體中。由于嵌入式系統(tǒng)的運算速度和存儲容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系統(tǒng)必須具有較高的實時性，因此對程序的質(zhì)量，特別是可靠性，有著較高的要求。

三、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域向更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，隨著移動通信技術(shù)的進步和人們對移動數(shù)據(jù)處理和管理需求的不斷提高，與各種智能設(shè)備緊密結(jié)合的嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、軍事領(lǐng)域、民用部門等各方面的重視。人們將發(fā)現(xiàn)，不久的將來嵌入式移動數(shù)據(jù)庫將無處不在。人們希望隨時隨地存取任意數(shù)據(jù)信息的愿望終將成為現(xiàn)實。

1、備份恢復(fù)。嵌入式數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)與大型DBMS管理數(shù)據(jù)庫不同，不能簡單以獨立的服務(wù)或類似形式進行，而要按照某種簡化方式完成。

2、數(shù)據(jù)復(fù)制與緩存技術(shù)。該技術(shù)是解決移動數(shù)據(jù)庫數(shù)接性的關(guān)鍵技術(shù)，在現(xiàn)有DBMS基礎(chǔ)上進行修補以適應(yīng)移動計算也采用該技術(shù)。傳統(tǒng)的復(fù)制/緩存技術(shù)都是假設(shè)客戶機和服務(wù)器之間是經(jīng)常保持連接的，并基于這個前提來維護一致性。這在移動計算中是不適用的。目前，針對移動計算特點開展數(shù)據(jù)復(fù)制/緩存技術(shù)的研究最具代表性的是：J.Gray的兩級復(fù)制機制、CODA系統(tǒng)以及緩存失效報告廣播技術(shù)等。另外，SYBASE公司的移動數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品SQLANYWHERE和SQLREMOTE也采用該技術(shù)來支持移動計算環(huán)境。

3、事務(wù)處理。嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務(wù)處理在前端可以簡單化，但在整個應(yīng)用系統(tǒng)中，可能需要結(jié)合移動計算環(huán)境的特征進行事務(wù)處理控制。

4、數(shù)據(jù)廣播。數(shù)據(jù)廣播的研究可分為服務(wù)器和客戶機兩個方面：服務(wù)器主要考慮如何組織廣播數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)廣播的調(diào)度；移動節(jié)點主要考慮如何利用本地緩存進一步減少查詢廣播數(shù)據(jù)的時間。在國內(nèi)，長沙國防科技大學(xué)的周興銘院士對數(shù)據(jù)廣播進行了深入研究，提出了數(shù)據(jù)廣播的多盤調(diào)度算法。

5、系統(tǒng)快速啟動。嵌入移動設(shè)備的系統(tǒng)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(fā)生系統(tǒng)故障的概率可能大大提高。因此，在這樣的計算環(huán)境或計算平臺上，必須保證系統(tǒng)在發(fā)生軟件糾錯不可實現(xiàn)的情況下，能夠通過硬件進行系統(tǒng)的快速啟動。由于移動設(shè)備的資源限制，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫一般和應(yīng)用系統(tǒng)集成在一起，作為整個應(yīng)用系統(tǒng)的前端而存在，而它所管理的數(shù)據(jù)集可能是后端服務(wù)器中數(shù)據(jù)集的子集或子集的副本。

6、安全性。許多應(yīng)用領(lǐng)域的嵌入式設(shè)備，是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理或處理的關(guān)鍵設(shè)備，因此嵌入式設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對存取權(quán)限的控制較嚴格。同時，許多嵌入式設(shè)備具有較高的移動性、便攜性和非固定的工作環(huán)境，也給嵌入式移動數(shù)據(jù)庫帶來了潛在的不安全因素。同時，某些數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)安全的威脅上，還需要提供充分的安全性保證。

五、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的方向

信息時代,數(shù)字時代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機,為嵌入式移動數(shù)據(jù)庫市場展現(xiàn)了美好的前景,同時也對嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn),從中我們可以看出未來嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的幾大發(fā)展方向:

1、嵌入式移動數(shù)據(jù)庫開發(fā)是一項系統(tǒng)工程,因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身,同時還需要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持。目前很多廠商已經(jīng)充分考慮到這一點,在主推系統(tǒng)的同時,將開發(fā)環(huán)境也作為重點推廣。比如三星在推廣Arm7,Arm9芯片的同時還提供開發(fā)板和版及支持包(BSP),而WindowCE在主推系統(tǒng)時也提供EmbeddedVC++作為開發(fā)工具,還有Vxworks的Tonado開發(fā)環(huán)境,DeltaOS的Limda編譯環(huán)境等等都是這一趨勢的典型體現(xiàn)。當然,這也是市場競爭的結(jié)果。

2、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬日益提高,使得以往單一功能的設(shè)備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一,結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。這就要求芯片設(shè)計廠商在芯片上集成更多的功能,為了滿足應(yīng)用功能的升級,設(shè)計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強處理能力,同時增加功能接口,如USB,擴展總線類型,如CANBUS,加強對多媒體、圖形等的處理,逐步實施片上系統(tǒng)(SOC)的概念。軟件方面采用實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性,簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。

本文給出嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的定義，描述了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)并簡單分析它的特點，然后詳細分析了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)。相信隨著科技的發(fā)展，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)也必將給人們的生活帶來更大的方便和改變。（3300字）

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