独家原创:嵌入式移动数据库论文

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【摘要】随着互联网络技术和无线通信技术的发展，嵌入式移动数据技术已在人们生活中得到广泛应用，嵌入式移动数据库技术已成为目前数据库领域的一个新的研究。文中分析了嵌入式移动数据库的体系结构，系统地阐述了嵌入式移动数据库的关键技术，并完善了相应的解决方案。

【关键词】嵌入式移动数据库移动计算系统结构

嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，各种嵌入式移动数据库产品纷纷涌现。尤其是对移动数据处理和管理需求的不断提高，紧密结合各种智能设备的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视，不断实用化。随着智能移动终端的普及，嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域逐步走向广泛的应用领域。

一、嵌入式移动数据库的发展现状

1、数据库技术一直随着计算的发展而不断进步，随着移动计算时代的到来，嵌入式操作系统对移动数据库系统的需求为数据库技术开辟了新的发展空间。嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域逐步走向广泛的应用领域。随着智能移动终端的普及，人们对移动数据实时处理和管理要求的不断提高，嵌入式移动数据库越来越体现出其优越性，从而被学界和业界所重视。

2、移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能够传输数据。移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用,分担中央信息系统的计算压力,使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。所谓移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。由于移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、PDA、车载设备、移动电话等嵌入式设备中，因此，它又被称为嵌入式移动数据库系统。

3、移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。计算平台的移动性、连接的频繁断接性、网络条件的多样性、网络通讯的非对称性、系统的高伸缩性和低可靠性以及电源能力的有限性等因素对移动数据库的性能提出了相当高的要求。移动技术的发展必将对嵌入式移动数据库的发展起强大的推动作用，同时嵌入式移动数据库的发展也能促进移动计算的广泛应用。

二、嵌入式移动数据库的主要特点

嵌入式移动数据库系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下五个特点：

1、系统内核小。由于嵌入式移动数据库系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。

2、专用性强。嵌入式移动数据库系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。

3、为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式移动数据库系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

4、高实时性的系统软件(OS)是嵌入式移动数据库软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。

5、嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系统必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系统必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。

三、嵌入式移动数据库的关键技术

嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向更广泛的应用领域发展，随着移动通信技术的进步和人们对移动数据处理和管理需求的不断提高，与各种智能设备紧密结合的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视。人们将发现，不久的将来嵌入式移动数据库将无处不在。人们希望随时随地存取任意数据信息的愿望终将成为现实。

1、备份恢复。嵌入式数据库的备份和恢复与大型DBMS管理数据库不同，不能简单以独立的服务或类似形式进行，而要按照某种简化方式完成。

2、数据复制与缓存技术。该技术是解决移动数据库数接性的关键技术，在现有DBMS基础上进行修补以适应移动计算也采用该技术。传统的复制/缓存技术都是假设客户机和服务器之间是经常保持连接的，并基于这个前提来维护一致性。这在移动计算中是不适用的。目前，针对移动计算特点开展数据复制/缓存技术的研究最具代表性的是：J.Gray的两级复制机制、CODA系统以及缓存失效报告广播技术等。另外，SYBASE公司的移动数据库产品SQLANYWHERE和SQLREMOTE也采用该技术来支持移动计算环境。

3、事务处理。嵌入式数据库系统中的事务处理在前端可以简单化，但在整个应用系统中，可能需要结合移动计算环境的特征进行事务处理控制。

4、数据广播。数据广播的研究可分为服务器和客户机两个方面：服务器主要考虑如何组织广播数据，即数据广播的调度；移动节点主要考虑如何利用本地缓存进一步减少查询广播数据的时间。在国内，长沙国防科技大学的周兴铭院士对数据广播进行了深入研究，提出了数据广播的多盘调度算法。

5、系统快速启动。嵌入移动设备的系统可靠性和可用性，相对于固定主机而言一般相对偏低，因此发生系统故障的概率可能大大提高。因此，在这样的计算环境或计算平台上，必须保证系统在发生软件纠错不可实现的情况下，能够通过硬件进行系统的快速启动。由于移动设备的资源限制，嵌入式移动数据库一般和应用系统集成在一起，作为整个应用系统的前端而存在，而它所管理的数据集可能是后端服务器中数据集的子集或子集的副本。

6、安全性。许多应用领域的嵌入式设备，是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统，对存取权限的控制较严格。同时，许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境，也给嵌入式移动数据库带来了潜在的不安全因素。同时，某些数据的个人隐私性又很高，因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上，还需要提供充分的安全性保证。

五、嵌入式移动数据库的方向

信息时代,数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式移动数据库市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式移动数据库系统的几大发展方向:

1、嵌入式移动数据库开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前很多厂商已经充分考虑到这一点,在主推系统的同时,将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7,Arm9芯片的同时还提供开发板和版及支持包(BSP),而WindowCE在主推系统时也提供EmbeddedVC++作为开发工具,还有Vxworks的Tonado开发环境,DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然,这也是市场竞争的结果。

2、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽日益提高,使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构更加复杂。这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能,为了满足应用功能的升级,设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力,同时增加功能接口,如USB,扩展总线类型,如CANBUS,加强对多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SOC)的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性,简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

本文给出嵌入式移动数据库的定义，描述了嵌入式移动数据库的体系结构并简单分析它的特点，然后详细分析了嵌入式移动数据库的关键技术。相信随着科技的发展，嵌入式移动数据库技术也必将给人们的生活带来更大的方便和改变。（3300字）

参考文献：

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4、黄军政，蔡瀛捷。移动计算推动数据库移动,中国计算机用户[J],2004年9月第36期。