張朝鑫 陳 睿

（1.昭通學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，云南 昭通 657000；2.昭通師范高等?？茖W(xué)校附屬中學(xué)，云南 昭通 657000）

0 引言

EMD（Embedded Mobile Database）即嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)，它建立在計(jì)算環(huán)境不斷更迭的今天。不管是以前的集中式計(jì)算，還是后來(lái)的分布計(jì)算甚至網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，都是為了減小計(jì)算機(jī)的壓力完成復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)；如今高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速、基于中心計(jì)算機(jī)而簡(jiǎn)化客戶端的MCE（Mobile Computing Environment）計(jì)算環(huán)境強(qiáng)勁發(fā)展。嵌入式技術(shù)為移動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)展提供了更大的發(fā)展空間。

EMD通常在應(yīng)用在很多便攜式設(shè)備上，如：車載設(shè)備的E路航、智能手機(jī)、掌上電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航等設(shè)備中。這些設(shè)備通常情況下均要以分布在不同地域下的數(shù)據(jù)庫(kù)做為支撐，而客戶端又是比較輕便、簡(jiǎn)單的設(shè)備其資源有限，所以良好設(shè)計(jì)與簡(jiǎn)練的程序顯得很重要；在良好的數(shù)據(jù)庫(kù)支撐平臺(tái)又是發(fā)揮其功能的重中之重。

1 EMD的建立基礎(chǔ)——移動(dòng)計(jì)算

由于客戶端的簡(jiǎn)化使得大量的數(shù)據(jù)計(jì)算、查詢等都要在遠(yuǎn)端服務(wù)器上執(zhí)行。新興的移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有與物理的計(jì)算硬件實(shí)體設(shè)備相連情況下，上傳計(jì)算、查詢的關(guān)鍵字，然后將結(jié)果發(fā)送至客戶端。與傳統(tǒng)的B/S模式比較，最大的優(yōu)點(diǎn)是分擔(dān)了中央服務(wù)器的計(jì)算壓力而使得計(jì)算能力大大提高，而運(yùn)用也變得靈活方便。

現(xiàn)如今移動(dòng)計(jì)算的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，與MCE網(wǎng)絡(luò)相連的主要方式有3種；第1種為智能化的設(shè)備“智能手機(jī)、掌上電腦等”通過(guò)Wifi連接，第2種是通過(guò)“Modem”加上電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入MCE的方式，但這樣的方式成本高昂、效率低下，第3種是傳統(tǒng)工作站加上有線網(wǎng)進(jìn)入MCE，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)靜態(tài)使用MCE，這種方式高效、成本最低但有一定的使用局限。而我們的產(chǎn)品現(xiàn)在集成了幾種方式，使得類似的產(chǎn)品快速發(fā)展。

2 EMD的工作原理及模型建立

大家所常見(jiàn)的智能手機(jī)作為MC（Mobile Client），其工作原理如下：每當(dāng)MC發(fā)出查詢或訪問(wèn)請(qǐng)求S1時(shí)，MC首先在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或工作數(shù)據(jù)庫(kù)子集的查詢，當(dāng)滿足select要求時(shí)直接將結(jié)果傳回給MC。作為支撐查詢等操作的子集數(shù)據(jù)庫(kù)EMD必須與MC保持正常的連接狀態(tài)；如果處于斷網(wǎng)狀態(tài)則以查詢本機(jī)（本地），另外的一種方式為不執(zhí)行任何操作，表現(xiàn)形式為無(wú)連接響應(yīng)。其主要的工作模型如圖1所示：

圖1

圖中移動(dòng)支持結(jié)點(diǎn)MSS(Mobile Support Station)，要求必須支持無(wú)線、有線網(wǎng)絡(luò)的方式使其完成控制EMDB與DBSVR數(shù)據(jù)交換的操作。LS(Looation Server)位置服務(wù)器，位置服務(wù)又稱定位服務(wù)，LS是一種由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)定位獲得終端的位置信息，提供給用戶或通信系統(tǒng)的；常見(jiàn)的地圖、GPS導(dǎo)航等業(yè)務(wù)就是以高科技的衛(wèi)星通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

3 嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)全面發(fā)展的今天，在數(shù)據(jù)量、查詢手段、查詢方式都多樣化的現(xiàn)況；為什么相對(duì)功能略弱的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)還炙手可熱，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面來(lái)分析。

1）雖然目前移動(dòng)終端產(chǎn)品性能已經(jīng)大為改觀，但這些產(chǎn)品始終都是嵌入式產(chǎn)品，其資源很少，可供設(shè)計(jì)人員或用戶支配的就更有限了，嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)DBMS采用高精尖的微型化技術(shù)實(shí)現(xiàn)。滿足用戶的需求同時(shí)緊縮自身的結(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)展自身的生存能力。采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的形式使系統(tǒng)能高效響應(yīng)和安全、穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的使用提供保障。

2）EMDB提供流行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的SQL語(yǔ)句支持，其表現(xiàn)在對(duì)SQL92標(biāo)準(zhǔn)的子集響應(yīng)、連接、子、排序、分組、新增、upload、刪除等語(yǔ)句，很好的滿足嵌入式開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)環(huán)境，使它具有很廣泛的后續(xù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，也必然發(fā)展迅速并壯大。

3）EMDB需要支持各種各樣的連接協(xié)議，目前主要的表現(xiàn)形式為WIFI協(xié)議、串口通信協(xié)議、有線連接協(xié)議、紅外線傳輸協(xié)議、無(wú)線藍(lán)牙、微波通信協(xié)議等。只要是終端所提供的連網(wǎng)方式均應(yīng)該支持，這樣使得嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)才能廣為應(yīng)用。

4）EMDB的管理功能應(yīng)該具有非常完備的安全備份、恢復(fù)的能力，并具把這兩個(gè)功能自動(dòng)、定時(shí)的完成，使用戶使用數(shù)據(jù)安全可靠。其最要的一點(diǎn)是，數(shù)據(jù)要能及時(shí)的同步；客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)的更新信息快速發(fā)送至用戶移動(dòng)端，才能使數(shù)據(jù)一致。

5）EMDB支持多種嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System，簡(jiǎn)稱：EOS），如：VxWorks、Nucleus、OSE WindowsCE、嵌入式 Linux。 這些都是目前很流行的EOS，它對(duì)這些系統(tǒng)的支持也使終端不被限制，用戶群體可擴(kuò)展性自然非常強(qiáng)大。

4 嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)分析與研究

1）復(fù)制與緩存技術(shù)

為了使用戶方便快捷的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，在給予用戶的權(quán)限、安全性等方面又產(chǎn)生了諸多問(wèn)題。采取像 “樂(lè)觀復(fù)制法”、“三層復(fù)制法”等，使得用戶實(shí)質(zhì)上的對(duì)數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作。然后當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)再次連接成功后，用沖突檢測(cè)的協(xié)調(diào)來(lái)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，最終保證數(shù)據(jù)的一致性。而眾多的終端操作數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)的數(shù)據(jù)上傳下載量巨大，創(chuàng)建緩存來(lái)均衡網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，同時(shí)帶寬消耗也得以明顯減小。使用蟻群算法對(duì)控制機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高緩存的工作效率的同時(shí)也讓事務(wù)提交的效率得以提高，排隊(duì)等待時(shí)間縮短。

2）移動(dòng)查詢優(yōu)化與異常事務(wù)處理

移動(dòng)查詢優(yōu)化不但要使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的壽命延長(zhǎng)，而且還要但到節(jié)省能耗的目標(biāo)。為了簡(jiǎn)化查詢的流程，將查詢模型分為接口、處理、服務(wù)三個(gè)層次；這是對(duì)任務(wù)分工的化分，各層只完成對(duì)應(yīng)的任務(wù)，使得分工明確地高效運(yùn)行。

處理層和服務(wù)層在大的化分下工作任務(wù)還重，可以在將Agent分解查詢，多個(gè)Agent并行執(zhí)行，相互協(xié)調(diào)優(yōu)化了只有單個(gè)Agent查詢時(shí)數(shù)據(jù)到處復(fù)制遷移的海量數(shù)據(jù)生成。除此，為保證查詢的可靠性，設(shè)計(jì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的Agent同時(shí)待執(zhí)行，如果當(dāng)前server處于忙碌狀態(tài)，則自動(dòng)發(fā)出另外Agent代執(zhí)行的請(qǐng)求。通過(guò)建立斷線連接機(jī)制與查詢忙碌機(jī)制，兩者可以互通執(zhí)行策略和算法均是一樣的，這樣也解決了在查詢過(guò)程中異常斷線的處理、同時(shí)也自動(dòng)記錄日志方便后續(xù)的管理。

3）數(shù)據(jù)安全策略

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全威脅來(lái)自終端和不同的Agent之間。首先EMDB要防止惡性注入，這些可能是病毒導(dǎo)致，一般而言欺騙性的接入網(wǎng)絡(luò)就是它的傳播途徑；完善防火墻機(jī)制不失為有效的措施。然后，WiFi的有效加密是必不可少的防止Server數(shù)據(jù)泄漏，可以使用多級(jí)防護(hù)的辦法避免。最后，由于數(shù)據(jù)多個(gè)副本的存在，用戶使用合法性檢驗(yàn)來(lái)防止物理的數(shù)據(jù)破壞。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日趨成熟；基于Web的平臺(tái)得以構(gòu)建、基于Android的平臺(tái)廣泛應(yīng)用、基于GPS的導(dǎo)航系統(tǒng)以及基于我國(guó)“北斗”的電子導(dǎo)航也要開(kāi)發(fā)，這些都移動(dòng)計(jì)算的技術(shù)得以長(zhǎng)足進(jìn)步和發(fā)展，未來(lái)在相關(guān)政策及部門(mén)的大力支持下將全面發(fā)展。

［1］姚敏鋒，張晶.嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用研究[J].電腦與信息技術(shù)，2007，10.

［2］朱英.嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)及其相關(guān)問(wèn)題[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，6.

［3］牛立新，長(zhǎng)關(guān)永，劉旭敏.嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006，22.