嵌入式移動數(shù)據(jù)庫從研究走向應(yīng)用

李安渝、林立杰、張孝、王建華、肖震

　　編者按：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，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。下文就對此技術(shù)做了詳細介紹……

　　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。

什么是嵌入式移動數(shù)據(jù)庫

　　從數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展過程來看，計算環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術(shù)基本保持著一種同步發(fā)展的態(tài)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(chǔ)上，計算環(huán)境進一步擴展為包含各種移動設(shè)備、具有無線通信能力的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了一個新的計算環(huán)境，即移動計算環(huán)境。

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

　　一般說來，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫可以從系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)方面來定義：嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持移動計算或某種特定計算模式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與操作系統(tǒng)、具體應(yīng)用集成在一起，運行在各種智能型嵌入設(shè)備或移動設(shè)備上。其中，嵌入在移動設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由于涉及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、分布式計算技術(shù)，以及移動通訊技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域，目前已經(jīng)成為一個十分活躍的研究和應(yīng)用領(lǐng)域——嵌入式移動數(shù)據(jù)庫或簡稱為移動數(shù)據(jù)庫（EMDBS）。

嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

　　由于移動設(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。嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須完善解決下面各項關(guān)鍵問題中的技術(shù)：

　　·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。

　　·復(fù)制與同步：嵌入式數(shù)據(jù)庫一般采用某種數(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)庫進行映射，滿足人們在任意地點、任意時刻訪問任意數(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程，甚至某些或全部應(yīng)用前端、中間也要進行數(shù)據(jù)同步。

　　·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。

　　·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，也帶來潛在的不安全因素。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)安全的威脅上需要提供充分的安全性保證。

　　·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)生不可軟件糾錯的情況下能夠通過硬件進行系統(tǒng)的快速啟動。

　　此外，如果系統(tǒng)所嵌入的某種移動設(shè)備支持實時應(yīng)用，則嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還要考慮實時處理的要求。這是因為設(shè)備的移動性，如果應(yīng)用請求的處理時間過長，任務(wù)就可能在執(zhí)行完成后得到無效的邏輯結(jié)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(huán)境的變化，嵌入式移動數(shù)據(jù)庫極為引人注目的特征就是：無處不在。目前移動計算環(huán)境或普遍化計算環(huán)境包括幾種不同的模式，主要是：

　　* 智能計算設(shè)備+無線網(wǎng)絡(luò)。通過無線網(wǎng)絡(luò)，智能計算設(shè)備可以隨時進入MCE主網(wǎng)絡(luò)。

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

　　* 移動用戶+傳統(tǒng)工作站+傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)。移動用戶在不同場地使用靜態(tài)計算機獲得MCE的服務(wù)。

　　MCE中使用的移動設(shè)備種類繁多，同時通信領(lǐng)域的技術(shù)不斷發(fā)展，像藍牙計劃等，因此各種移動設(shè)備都具有一定的智能特征。智能設(shè)備可以是PC機、膝上電腦、筆記本電腦、手持計算機、個人數(shù)字助理PDA掌上計算機、車載計算機或具有信息/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和智能電話等。在這樣的計算環(huán)境中，只要用戶或應(yīng)用需要在智能計算設(shè)備上進行一定數(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。

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

嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)技術(shù)

　　雖然移動設(shè)備的資源存在各種限制，但系統(tǒng)硬件提供的計算能力在不斷提高，在實現(xiàn)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫管理器的過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. 接口簡明實用。EMDBMS和應(yīng)用一體，必需提供支持應(yīng)用開發(fā)的接口。

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

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

　　從目前嵌入式應(yīng)用的發(fā)展趨勢來看，EDBMS的實現(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　中國計算機報