嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)“嶄露頭角”

李安渝、林立杰

　　嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品紛紛涌現(xiàn)。尤其是對(duì)移動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(mén)等各方面的重視，不斷實(shí)用化。

　　什么是嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　從數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，計(jì)算環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基本保持著一種同步發(fā)展的態(tài)勢(shì)，互相影響、互相促進(jìn)。移動(dòng)計(jì)算的概念是對(duì)“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的立即通訊”的擴(kuò)展。在分布式計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算環(huán)境進(jìn)一步擴(kuò)展為包含各種移動(dòng)設(shè)備、具有無(wú)線通信能力的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了一個(gè)新的計(jì)算環(huán)境，即移動(dòng)計(jì)算環(huán)境。

　　相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)先后出現(xiàn)了集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、B/A/S多層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)然，這些系統(tǒng)也可以共存在同一個(gè)計(jì)算環(huán)境中。

　　一般說(shuō)來(lái)，嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以從系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)方面來(lái)定義：嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是支持移動(dòng)計(jì)算或某種特定計(jì)算模式的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)、具體應(yīng)用集成在一起，運(yùn)行在各種智能型嵌入設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備上。其中，嵌入在移動(dòng)設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由于涉及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)，以及移動(dòng)通訊技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，目前已經(jīng)成為一個(gè)十分活躍的研究和應(yīng)用領(lǐng)域——嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)或簡(jiǎn)稱(chēng)為移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（EMDBS）。

　　嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)

　　由于移動(dòng)設(shè)備的資源限制，它一般和應(yīng)用系統(tǒng)集成在一起，作為整個(gè)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。嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須完善解決下面各項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題中的技術(shù)：

　　·備份恢復(fù)：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)與大型DBMS管理數(shù)據(jù)庫(kù)不同，不能簡(jiǎn)單以獨(dú)立的服務(wù)或類(lèi)似形式進(jìn)行，而要按照某種簡(jiǎn)化方式完成。

　　·復(fù)制與同步：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)一般采用某種數(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)谌我獾攸c(diǎn)、任意時(shí)刻訪問(wèn)任意數(shù)據(jù)的需求。由于存在數(shù)據(jù)復(fù)制，則在系統(tǒng)中各個(gè)應(yīng)用前端和后端服務(wù)器之間可能需要各種必要的同步控制過(guò)程，甚至某些或全部應(yīng)用前端、中間也要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。

　　·事務(wù)處理：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的事務(wù)處理在前端可以簡(jiǎn)單化，但在整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中可能需要結(jié)合移動(dòng)計(jì)算環(huán)境的特征進(jìn)行事務(wù)處理控制。

　　·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(kù)系統(tǒng)對(duì)存取權(quán)限的控制較嚴(yán)格。同時(shí)，許多嵌入式設(shè)備具有較高的移動(dòng)性、便攜性和非固定的工作環(huán)境，也帶來(lái)潛在的不安全因素。同時(shí)，某些數(shù)據(jù)的個(gè)人隱私性又很高，因此在防止碰撞、磁場(chǎng)干擾、遺失、盜竊等對(duì)個(gè)人數(shù)據(jù)安全的威脅上需要提供充分的安全性保證。

　　·系統(tǒng)快速啟動(dòng)：嵌入/移動(dòng)設(shè)備的系統(tǒng)可靠性和可用性相對(duì)于固定主機(jī)而言一般相對(duì)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(jì)算環(huán)境或計(jì)算平臺(tái)上必須保證系統(tǒng)在發(fā)生不可軟件糾錯(cuò)的情況下能夠通過(guò)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的快速啟動(dòng)。

　　此外，如果系統(tǒng)所嵌入的某種移動(dòng)設(shè)備支持實(shí)時(shí)應(yīng)用，則嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)還要考慮實(shí)時(shí)處理的要求。這是因?yàn)樵O(shè)備的移動(dòng)性，如果應(yīng)用請(qǐng)求的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，任務(wù)就可能在執(zhí)行完成后得到無(wú)效的邏輯結(jié)果，或有效性大大降低。因此，處理的及時(shí)性和正確性同等重要。

　　無(wú)處不在的特點(diǎn)

　　由于計(jì)算環(huán)境的變化，嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)極為引人注目的特征就是：無(wú)處不在。目前移動(dòng)計(jì)算環(huán)境或普遍化計(jì)算環(huán)境包括幾種不同的模式，主要是：

　　* 智能計(jì)算設(shè)備+無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，智能計(jì)算設(shè)備可以隨時(shí)進(jìn)入MCE主網(wǎng)絡(luò)。

　　* 智能計(jì)算設(shè)備+調(diào)制解調(diào)器+電話網(wǎng)絡(luò)。在不同地點(diǎn)，將調(diào)制解調(diào)器和附近的電話相連接，通過(guò)電話網(wǎng)進(jìn)入MCE主網(wǎng)絡(luò)。

　　* 移動(dòng)用戶+傳統(tǒng)工作站+傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)用戶在不同場(chǎng)地使用靜態(tài)計(jì)算機(jī)獲得MCE的服務(wù)。

　　MCE中使用的移動(dòng)設(shè)備種類(lèi)繁多，同時(shí)通信領(lǐng)域的技術(shù)不斷發(fā)展，像藍(lán)牙計(jì)劃等，因此各種移動(dòng)設(shè)備都具有一定的智能特征。智能設(shè)備可以是PC機(jī)、膝上電腦、筆記本電腦、手持計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理PDA掌上計(jì)算機(jī)、車(chē)載計(jì)算機(jī)或具有信息/數(shù)據(jù)處理能力的設(shè)備（如智能傳感器、智能卡等），以及新型的雙向?qū)ず魴C(jī)和智能電話等。在這樣的計(jì)算環(huán)境中，只要用戶或應(yīng)用需要在智能計(jì)算設(shè)備上進(jìn)行一定數(shù)量或較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和管理，那么設(shè)備上就需要嵌入數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　這一特點(diǎn)將隨應(yīng)用的不斷擴(kuò)大而更加突出。在某種意義上講，嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將使得數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)更為客戶化（可定制）和平民化，嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)將成為“無(wú)處不在的數(shù)據(jù)庫(kù)”。

　　嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　雖然移動(dòng)設(shè)備的資源存在各種限制，但系統(tǒng)硬件提供的計(jì)算能力在不斷提高，在實(shí)現(xiàn)嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)管理器的過(guò)程中將涉及以下一些技術(shù)：

　　1. 內(nèi)核微小化。只有充分小的內(nèi)核系統(tǒng)才能夠充分適應(yīng)硬件的能力。

　　2. 接口簡(jiǎn)明實(shí)用。EMDBMS和應(yīng)用一體，必需提供支持應(yīng)用開(kāi)發(fā)的接口。

　　3. JAVA技術(shù)。目前在很多智能手機(jī)上有基于Java的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，應(yīng)該考慮Java或類(lèi)似支持。

　　4. 有效的系統(tǒng)處理優(yōu)化。在硬件存在較強(qiáng)限制的情況下，EDBMS必需實(shí)現(xiàn)某些查詢(xún)優(yōu)化技術(shù)，如使用簡(jiǎn)單索引等。

　　從目前嵌入式應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，EDBMS的實(shí)現(xiàn)必須充分體現(xiàn)系統(tǒng)的可定制性，即：系統(tǒng)選擇的技術(shù)路線要面向具體的行業(yè)應(yīng)用，不能走“大而全”的通用的路線。

摘自《中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)》2003.2.17