天津師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 劉 菲

嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)研究

天津師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 劉 菲

本文從嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的概念出發(fā)，逐步分析其特點(diǎn)、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域，最終對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的前景進(jìn)行了展望。

嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù) 特點(diǎn) 技術(shù)

一、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的概念

嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如公共衛(wèi)生，鐵路交通，金融財(cái)經(jīng)，衛(wèi)星通訊，工業(yè)生產(chǎn)等很多方面。嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)是和相應(yīng)的操作系統(tǒng)、終端應(yīng)用設(shè)備結(jié)合在一起的，簡(jiǎn)言之它是負(fù)責(zé)對(duì)終端嵌入式設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，及時(shí)與服務(wù)器進(jìn)行映射，管理并修改數(shù)據(jù)，并且直接生成在嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用之中，從而實(shí)現(xiàn)可定制的、更為客戶化的數(shù)據(jù)管理。

二、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

（1）嵌入性：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)要求在一定的條件下，目標(biāo)代碼能夠靈活的應(yīng)用到各種移動(dòng)設(shè)備上，也就是說嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)不僅能夠嵌入到其他軟件當(dāng)中，也能夠嵌入到各種硬件設(shè)備中，但這都要求嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)保證合適的體積，盡可能降低代碼尺寸，而嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所有數(shù)據(jù)的操作都是通過API接口，而不要求進(jìn)程間通信，從而管理實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)時(shí)性：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)經(jīng)常用于軍事等需要實(shí)時(shí)性反應(yīng)很快的系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)處理應(yīng)用請(qǐng)求的時(shí)間太長(zhǎng)，可能對(duì)結(jié)果的有效性和正確性造成一定的誤差，但另一方面這種實(shí)時(shí)性和嵌入性是密不可分的，只有具有了嵌入性，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入到了相應(yīng)的軟硬件設(shè)備中，系統(tǒng)才能第一時(shí)間的得到應(yīng)用的各種請(qǐng)求，從而才能申請(qǐng)第一時(shí)間做出反應(yīng)，但當(dāng)系統(tǒng)擁有了這種嵌入性的同時(shí)還需要做出一定的額外工作才能達(dá)到這種實(shí)時(shí)性，使執(zhí)行任務(wù)的有效性和正確性大大提高。

（3）復(fù)制性：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)一般都是移動(dòng)性、便攜性的，正因?yàn)檫@種移動(dòng)性的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)所在的設(shè)備終端與服務(wù)器之間是一種不穩(wěn)定、經(jīng)常性的斷開，所以嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)一般采用數(shù)據(jù)復(fù)制模式（上載、下載或混合方式），與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行映射，滿足人們?cè)谌我鈺r(shí)間地點(diǎn)的各種不同的需求。

（4）可移植性：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)基本上是工作在具體的開發(fā)平臺(tái)、操作系統(tǒng)之上，但對(duì)于操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境千差萬別，為了適應(yīng)這種差別，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)就必須具有一定的可移植性，因此嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就必須要做到和操作系統(tǒng)及底層的軟件之間的接口盡可能的簡(jiǎn)單，只想才能更好的實(shí)現(xiàn)可移植性。

三、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)復(fù)制與緩存技術(shù)：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)所采用的復(fù)制/緩存技術(shù)不是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)那種基于應(yīng)用終端和服務(wù)器的前提來保證數(shù)據(jù)一致性的，而是通過復(fù)制技術(shù)（上傳、下載或混合）與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行映射，滿足人們?cè)诓煌瑫r(shí)間、地點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的各種需求問題。由于是一種弱連接，所以允許用戶對(duì)本地緩存上的數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作，在網(wǎng)絡(luò)斷開時(shí)，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)子集進(jìn)行數(shù)據(jù)操作；待網(wǎng)絡(luò)連接后，再同服務(wù)器終端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改，并通過一定的技術(shù)來恢復(fù)數(shù)據(jù)的一致性。

（2）移動(dòng)事務(wù)處理技術(shù)：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的事務(wù)處理在前端一般可以簡(jiǎn)單化，但在整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的進(jìn)程中為保證事務(wù)處理的順利進(jìn)行，必須實(shí)現(xiàn)一定的事務(wù)管理策略，例如嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該支持脫機(jī)移動(dòng)事務(wù)處理， 同時(shí)為了使事務(wù)處理更加有效， 應(yīng)考慮移動(dòng)計(jì)算環(huán)境的可靠性， 從而構(gòu)建高可靠性的移動(dòng)事務(wù)處理技術(shù)。

（3）數(shù)據(jù)廣播技術(shù)：數(shù)據(jù)廣播是在嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)移動(dòng)計(jì)算環(huán)境下，利用網(wǎng)絡(luò)的弱連接、客戶機(jī)與服務(wù)器通信的的不對(duì)稱性，以周期性廣播的形式向客戶機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。利用這種數(shù)據(jù)廣播，可以適當(dāng)?shù)慕鉀Q嵌入式系統(tǒng)所在的設(shè)備弱連接的問題。

（4）安全認(rèn)證性技術(shù)：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)所在的設(shè)備往往是系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，也儲(chǔ)存著大量的私人信息，但由于以下兩方面的原因往往在安全性上存在著威脅：一方面是由于嵌入式設(shè)備有移動(dòng)性、工作環(huán)境不固定的特點(diǎn)，從而帶來了一定潛在的威脅；另一方面是相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)來說，無線網(wǎng)絡(luò)的電波容易被監(jiān)聽，信息容易丟失。針對(duì)以上兩方面的威脅提出了以下相對(duì)應(yīng)的安全措施：針對(duì)移動(dòng)性的問題，加強(qiáng)對(duì)終端進(jìn)行合法性驗(yàn)證，以防止非法終端的非法性入侵；針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的問題，要對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行加密，防止信息丟失。

四、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于許多領(lǐng)域，總體上來看，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用可以分為水平應(yīng)用和垂直應(yīng)用兩種，所謂水平應(yīng)用就是說該種嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)可應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，不需要做核心內(nèi)容的修改，最多只需要對(duì)應(yīng)用的前端和后端進(jìn)行一定的修改。這種水平應(yīng)用一般應(yīng)用在核心內(nèi)容、思想基本類似，不需要太多定制的應(yīng)用中，例如數(shù)據(jù)信息的查詢，用戶可以通過前端的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)所在的應(yīng)用設(shè)備向服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢，并將查詢結(jié)果復(fù)制或緩存到前端的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)中；另一種則是垂直應(yīng)用，這種嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)所在的應(yīng)用設(shè)備對(duì)于定制的要求較高，一般不能很容易的擴(kuò)展到其他的設(shè)備中，有著明顯的行業(yè)差別，例如對(duì)于股票、基金等金融業(yè)的應(yīng)用中，工作人員往往要涉及將用戶的各個(gè)賬戶中的各種信息進(jìn)行匯總，形成分析報(bào)表，這就要求工作人員所用的終端移動(dòng)設(shè)備上的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)能夠建立專門針對(duì)于這種特殊行業(yè)要求的報(bào)表。

五、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)來說，目前市場(chǎng)上電子商品越來越受人們的認(rèn)可與歡迎，能夠?qū)D像、視頻、音頻進(jìn)行存儲(chǔ)并且體積小巧的嵌入式設(shè)備必然越來越被認(rèn)可，有很好的發(fā)展前景；而對(duì)于嵌入式軟件開發(fā)人員來說已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)據(jù)處理方面的困惑，經(jīng)歷了開源的摸索和自主開發(fā)的嘗試，許多開發(fā)者已經(jīng)正逐漸意識(shí)到商用數(shù)據(jù)庫(kù)的必要性。但對(duì)于另一方面來說，鑒于嵌入式領(lǐng)域的特點(diǎn)， 目前嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品還很難形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研究也還有很多工作要做；同時(shí)，由于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)從最初的添加、刪除操作向聲音、視頻、智能控制方面發(fā)展，在這種情況下如何保證嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性也成為了需要關(guān)注及研究的問題。

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[2] 史恒亮，白光一．嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2010(2)．

[3] 朱麗麗．嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究[J]．金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(9)．

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