嵌入式移動數據庫的應用研究

隨著移動計算技術的發展，移動數據庫逐步走向應用，在嵌入式操作系統中移動數據庫更顯示出其優越性。本文分析移動數據庫的特點、體系結構；介紹移動數據庫系統中的一些關鍵性技術，并指出了移動數據庫應用方向。

嵌入式系統；移動數據庫；移動計算；事務處理0引言

數據庫技術一直隨著計算的發展而不斷進步，隨著移動計算時代的到來，嵌入式操作系統對移動數據庫系統的需求為數據庫技術開辟了新的發展空間。隨著智能移動終端的普及，嵌入式移動數據庫技術目前已經從研究領域逐步走向廣泛的應用領域。

在數據庫系統的研究歷史中，傳統的分布計算與分布式數據庫的研究是基于有線網絡和固定主機的。這些都采用了一些默認的隱含假設，例如固定網絡連接、對等通信代價、主機節點固定不變等。但進入20世紀90年代以來，隨著移動通信技術和網絡技術迅速發展，加之移動計算機和移動通信設備的大量普及，許多計算節點可以在移動過程中與網絡建立連接，使得上述假設條件不成立。移動計算環境具有移動性、低帶寬、頻繁斷接性、網絡通信的非對稱性、電源電力的有限性等特點，使得傳統分布式數據庫中的方法和技術不能直接應用于移動數據庫。

1嵌入式移動數據庫的定義

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”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。

2嵌入式移動數據庫的體系結構及其主要特點

2.1體系結構

在傳統的分布式計算系統中，各個計算節點之間是通過固定網絡連接并保持網絡的持續連接性的，而移動計算系統改變了這種假設條件。移動計算系統是固定節點和移動節點構成的分布計算系統。

移動計算的網絡環境具有鮮明的特點：移動性、斷接性、帶寬多樣性、可伸縮性、弱可靠性、網絡通信的非對稱性、電源能力的局限性等。移動環境中的分布式數據庫就是移動數據庫。它是傳統分布式數據庫系統的擴展，可以看作客戶與固定服務器節點動態連接的分布式系統。移動數據庫系統的體系結構如圖1所示。

其中，移動客戶機MC包括便攜式電腦、PDA等；MSS支持移動計算的固定節點，具有無線通信接口；FH沒有無線通信接口，安裝有數據庫和數據庫管理系統。

2.2主要特點

移動數據庫的計算環境是傳統分布式數據庫的擴展，它可以看作客戶端與固定服務器節點動態連接的分布式系統。因此移動計算環境中的數據庫管理系統是一種動態分布式數據庫管理系統。由于移動數據庫在移動計算的環境下應用在嵌入型操作系統之上，所以它具有：微小內核結構、對標準SQL的支持、事務管理功能、完善的數據同步機制、支持多種連接協議、完備的數據庫管理功能和支持多種嵌入型操作系統的特點和功能需求。在移動數據庫中還需要考慮諸多傳統計算環境下不需要考慮的問題，如對斷接操作的支持、對位置相關查詢的支持、對查詢優化的特殊考慮以及對提高有限資源的利用率和對系統效率的考慮等等。為了有效地解決上述問題，諸如復制與緩存技術、移動事務處理、數據廣播技術、移動查詢處理與查詢優化、位置相關的數據處理及查詢技術、移動發布技術等技術仍在不斷的發展和完善，它們會進一步促進移動數據庫技術的發展。

3嵌入式移動數據庫的關鍵技術

移動數據庫涉及的理論和技術含蓋了當今通信、計算機和嵌入式系統的最新成果，其中在移動環境下如何進行數據管理是實現移動數據庫的關鍵。根據目前國際有關機構研究的研究表明這些關鍵技術主要集中在以下幾個方面。

3.1數據復制與緩存

復制是在多個移動節點上維護數據的備份，包括服務器之間的復制和移動計算機上保存數據庫的復制。一般前者稱為復制后者稱為緩存。復制的主要目的是提高分布式數據庫系統的可用性、可靠性和訪問性能。首要的問題是如何維護多個復制節點上數據狀態的一致性。按照維護復制一致性的方式來劃分，現有的復制協議可以分為嚴格一致協議和弱一致協議兩種。嚴格一致協議要求任何時刻所有數據庫的復制都是一致的；而弱一致協議允許各個復制之間存在暫時的不一致，但這種不一致總能夠保持在一定的界限之內，而且總是能夠趨于一致。目前，針對移動計算特點開展數據復制/緩存技術的研究最具代表性的是：J.Gray的兩級復制機制、CODA系統以及緩存失效報告廣播技術等，另外，SYBASE公司的移動數據庫產品SQLANYWHERE和SQLREMOTE也采用該技術來支持移動計算環境。

3.2數據廣播

通俗地講，數據廣播是指在移動計算環境中，利用客戶機與服務器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發送數據。其最大的優點是，廣播開銷不依賴移動用戶數量的變化而變化，借助數據廣播，可以在一定程度上解決移動數據庫系統的斷接問題。數據廣播的研究可分為服務器和客戶機兩個方面：服務器主要考慮如何組織廣播數據，即數據廣播的調度；移動節點主要考慮如何利用本地緩存進一步減少查詢廣播數據的時間。在國內，長沙國防科技大學的周興銘院士對數據廣播進行了深入研究，提出了數據廣播的多盤調度算法。衡量數據廣播調度算法好壞的參數是訪問時間和調諧時間。

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（責任編輯：xy）

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