李莎 馬孝賀

摘 要：當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)和傳統(tǒng)的固定數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別在于其斷接性和動(dòng)態(tài)性，移動(dòng)終端設(shè)備在各個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的頻繁切換也給移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)處理帶來(lái)一定的困難，目前移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)支持事務(wù)在服務(wù)器和客戶端雙向處理的機(jī)制。文章具體研究了移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)；無(wú)線AP；SVR；MSS

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的飛速成長(zhǎng)和日趨成熟，移動(dòng)運(yùn)算和移動(dòng)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與存儲(chǔ)己經(jīng)變得非常重要。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)令人們可以在任意時(shí)刻，任何地址都可以讀取到數(shù)據(jù)庫(kù)上的肆意數(shù)據(jù)。它為數(shù)據(jù)庫(kù)操作展示了一個(gè)簇新的領(lǐng)域，對(duì)并行與分布式數(shù)據(jù)處理的成長(zhǎng)也有相當(dāng)重要的意義?？墒牵谝苿?dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)當(dāng)中，由于無(wú)線節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和斷接性等技術(shù)性問(wèn)題帶來(lái)不少解決問(wèn)題的麻煩。

1 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念

無(wú)線通信技術(shù)的飛速成長(zhǎng)，移動(dòng)終端設(shè)備計(jì)算能力的提高，加快了移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)成長(zhǎng)的速度，轉(zhuǎn)變了人們的工作和生活模式，同時(shí)也對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)提出了新的要求，對(duì)于移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)，到目前為止還沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的概念，但是主要有以下幾種描述。

（1）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是一種可以變化的數(shù)據(jù)庫(kù)。在固定的數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代，數(shù)據(jù)的連接是靠電纜線的傳輸，但是移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接服務(wù)器是可以經(jīng)常變化的，可以在移動(dòng)設(shè)備上復(fù)制數(shù)據(jù)，而在本地完成數(shù)據(jù)操作，在數(shù)據(jù)斷開(kāi)和連接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新操作。

（2）移動(dòng)Web數(shù)據(jù)庫(kù)是斷接數(shù)據(jù)庫(kù)。移動(dòng)終端設(shè)備與固定的網(wǎng)絡(luò)連接，也可以和移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)連接。在終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)斷接前，要將數(shù)據(jù)從服務(wù)器上下載，并在本地完成相關(guān)的操作。當(dāng)重新與新的網(wǎng)絡(luò)連接成功后，移動(dòng)終端會(huì)將數(shù)據(jù)上傳完成更新操作。

（3）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是一種廣播式的數(shù)據(jù)庫(kù)。其主要在固定的網(wǎng)絡(luò)上，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)不定時(shí)地向一定范圍內(nèi)的本地用戶廣播數(shù)據(jù)。

以上幾種對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的描述，能夠從各個(gè)角度反應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)和固定數(shù)據(jù)庫(kù)的不同，但是并不能夠真正說(shuō)明移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的含義。所謂移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是指：數(shù)據(jù)庫(kù)是分布式的組合，并且支持移動(dòng)計(jì)算，其數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一般較為分散，但是在用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候和訪問(wèn)固定數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有差別。它支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)斷接、廣播、及數(shù)據(jù)庫(kù)的可變性，在這里分布式是移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特點(diǎn)，是基礎(chǔ)。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以解釋為：數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以在移動(dòng)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和存取，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)被訪問(wèn)后，實(shí)際上數(shù)據(jù)的處理是在前端執(zhí)行的，也就是在終端設(shè)備上對(duì)數(shù)據(jù)的副本進(jìn)行操作，然后再傳到服務(wù)器上進(jìn)行更新。

2 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)：

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)于固定數(shù)據(jù)庫(kù)最大的特點(diǎn)就是其支持移動(dòng)終端的分布式數(shù)據(jù)環(huán)境，是時(shí)刻可以動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)固定的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)進(jìn)行了繼承和擴(kuò)展。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中，都是基于固定網(wǎng)絡(luò)和固定終端設(shè)備的，各個(gè)終端設(shè)備之間也都是通過(guò)固定的網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，在訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，要時(shí)刻保持網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性，否則就要進(jìn)行重新數(shù)據(jù)訪問(wèn)和存儲(chǔ)。而移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是由移動(dòng)終端通過(guò)無(wú)線AP和無(wú)線傳輸介質(zhì)與固定的高速有線網(wǎng)絡(luò)連接，是由多個(gè)無(wú)線移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)組成的分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)。它的分布式計(jì)算功能可以使用戶可以不受連接地點(diǎn)的限制，在移動(dòng)的終端設(shè)備上能過(guò)無(wú)線AP與移動(dòng)通訊設(shè)備一直保持連接，并可以在本地處理數(shù)據(jù)并上傳更新，這是與傳統(tǒng)的固定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的最大區(qū)別。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)和傳的固定的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)相比而言，其主要的特點(diǎn)如下：

（1）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)要能夠解決設(shè)備頻繁的斷接性。移動(dòng)的終端設(shè)備在與網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)候一般會(huì)頻繁的出現(xiàn)連接和斷接的情況，所以數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)就會(huì)經(jīng)常處于被動(dòng)斷接狀態(tài)。這就要求移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以很好的支持?jǐn)嘟雍蟮奶幚?，事?wù)不能因?yàn)檫B接的斷開(kāi)而中斷，要在設(shè)備下一次連接進(jìn)入的時(shí)候能夠延續(xù)，不能因?yàn)榻尤氲木W(wǎng)絡(luò)不同而撤消剛才的連接。

（2）移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)要支持不同的網(wǎng)絡(luò)接入。在數(shù)據(jù)庫(kù)的連接中，由于固定網(wǎng)絡(luò)的帶寬和穩(wěn)定性，所以在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較方便，但是由于移動(dòng)終端設(shè)備是在移動(dòng)過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，可能在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中切換，這就要求移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠?qū)Σ煌木W(wǎng)絡(luò)條件提供靈活的接入，適應(yīng)性要強(qiáng)。

（3）移動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)規(guī)模比固定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)模大。目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度，用戶的規(guī)模和數(shù)量每年都在以成倍的速度增長(zhǎng)。這就要求移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力如果僅僅以固定的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)處理方式來(lái)處理移動(dòng)數(shù)據(jù)，則會(huì)造成數(shù)據(jù)擁塞。

（4）相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性壓力更大。因?yàn)樵诠潭ǖ臄?shù)據(jù)系統(tǒng)中，只要做好數(shù)據(jù)的安全性和訪問(wèn)權(quán)限就可以了。但是在移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，還要充分考慮到移動(dòng)終端的復(fù)雜性，在數(shù)據(jù)訪問(wèn)的過(guò)程中不但要注意訪問(wèn)權(quán)限還要注意終端的丟失，用戶更新設(shè)備等各個(gè)方面。

（5）移動(dòng)終端設(shè)備的特殊性。移動(dòng)終端不向固定的計(jì)算機(jī)設(shè)備一樣，可以長(zhǎng)期不間斷的使用。移動(dòng)設(shè)備要更換電源，常常就要中斷數(shù)據(jù)連接，而且移動(dòng)終端設(shè)備目前還沒(méi)有辦法做到在存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)處理能力和固定的終端設(shè)備一樣，它還有很多限制。此外，移動(dòng)終端設(shè)備的通信帶寬也往往會(huì)相差比較大。所以在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和開(kāi)的時(shí)候要充分考慮到連接的特殊性和限制，在做事務(wù)處理或是訪問(wèn)與存儲(chǔ)的時(shí)候做好優(yōu)化，提高查詢效率。

（6）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯蜗蛐愿鼜?qiáng)。由于用戶使用習(xí)慣和設(shè)備的限制，無(wú)線終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸往往都是非對(duì)稱的。數(shù)據(jù)下行量遠(yuǎn)大于上行量，而固定的無(wú)線AP擁有比較強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳送能力，而用戶的終端設(shè)備卻沒(méi)有辦法做到大量的數(shù)據(jù)傳送。所以在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中要象固定網(wǎng)絡(luò)的ADSL一樣考慮到各種差異，利用合理的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

3 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)可以看出它和傳統(tǒng)的固定的數(shù)據(jù)系統(tǒng)還是有比較大的差別，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在支持動(dòng)態(tài)的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸上其復(fù)雜程度要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)外界環(huán)境來(lái)說(shuō)也遠(yuǎn)比固定的網(wǎng)絡(luò)傳輸情況要復(fù)雜的多。所以在移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中要考慮的問(wèn)題也比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)據(jù)庫(kù)不適應(yīng)新的移動(dòng)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。由于移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)的較晚，所以可以從早期的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中吸取經(jīng)驗(yàn)，對(duì)原來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改造和擴(kuò)展，從而讓新的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠適應(yīng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。比較典型的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)模型和體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，主要有3種節(jié)點(diǎn)：一類是移動(dòng)支持站（MSS），一類是移動(dòng)客戶機(jī)（MC），還有一種是固定主機(jī)服務(wù)器（SVR）。所謂固定主機(jī)服務(wù)器是指用來(lái)維護(hù)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)固定結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)之間的連接是靠高速的有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就形成了一個(gè)由固定主機(jī)服務(wù)器組成的傳統(tǒng)意義上的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，SVR可以接受并處理終端的連接請(qǐng)求，并可以對(duì)所有的連接請(qǐng)求進(jìn)行合適的處理。

移動(dòng)支持站MSS也同樣處于高速的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，并支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接，它主要用于對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)單元的支持，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)單元是指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)單位，在這個(gè)單元內(nèi)的移動(dòng)終端可以通過(guò)無(wú)線通訊設(shè)備與移動(dòng)支持站相連，從而連接由固定網(wǎng)絡(luò)支持的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，也可以通過(guò)固定主機(jī)服務(wù)器的廣播來(lái)接受網(wǎng)絡(luò)信息。SVR和移動(dòng)支持站可以在同一臺(tái)服務(wù)器上。

移動(dòng)客戶機(jī)（MC）由于受到電子技術(shù)發(fā)展的影響，目前還沒(méi)有辦法將其處理數(shù)據(jù)的能力和服務(wù)器接近，其存儲(chǔ)和訪問(wèn)能力都非常有限。并且移動(dòng)客戶機(jī)由于其經(jīng)常移動(dòng)的特性，可能在各個(gè)服務(wù)器之間會(huì)產(chǎn)生斷接性，無(wú)法象固定服務(wù)器那樣保持長(zhǎng)久的連接，直到數(shù)據(jù)處理完畢才斷開(kāi)。移動(dòng)終端在處理數(shù)據(jù)時(shí)與服務(wù)器保持連接，但是由于客戶機(jī)在移動(dòng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的環(huán)境、帶寬、傳輸速度都有所不同，所以數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟顒e比較大，可靠性比較低，并且有較大的網(wǎng)絡(luò)延遲。

從移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以看出，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)和傳統(tǒng)的固定的數(shù)據(jù)系統(tǒng)一樣，都支持分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和訪問(wèn)，只不過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)固定式的分布式系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)展和延伸，它實(shí)際上是一個(gè)支持動(dòng)態(tài)變化的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和計(jì)算環(huán)境。它的動(dòng)態(tài)和變化主要表現(xiàn)在：各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)的連接不是固定的，是不斷變化和無(wú)規(guī)律的動(dòng)態(tài)滾動(dòng)；連接進(jìn)來(lái)的移動(dòng)客戶機(jī)的帶寬、速度和環(huán)境是不斷變化的，移動(dòng)客戶機(jī)在各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間切換，在數(shù)據(jù)庫(kù)支持的固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)結(jié)點(diǎn)之間不斷的切換。

4 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理

在移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境主要有固定主機(jī)、移動(dòng)主機(jī)、和基站這3種類型的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)完成?；净蚴且苿?dòng)支持站點(diǎn)和固定主機(jī)，是實(shí)現(xiàn)將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行廣播的設(shè)備，其主要是通過(guò)通訊線路與高速的固定網(wǎng)絡(luò)相連，它們自己帶有無(wú)線通訊接口，可以與其覆蓋范圍內(nèi)的所有移動(dòng)終端相連接并保持通信。其事務(wù)處理如圖2所示。

由于基站是無(wú)間斷時(shí)間工作的，所以在其管理單元內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備可以在任意時(shí)間和地點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)，移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也應(yīng)該支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的事務(wù)處理。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)是由終端發(fā)起，也可以固定網(wǎng)絡(luò)中的固定節(jié)點(diǎn)發(fā)起，由終端發(fā)起的事務(wù)叫做移動(dòng)事務(wù)，它具有斷接性。移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的事務(wù)處理不像固定數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)處理那樣全部都在服務(wù)器來(lái)完成，它的一部分事務(wù)是在移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)的，另一部分則在服務(wù)器上來(lái)完成。每一個(gè)移動(dòng)支持站或基站上都有一個(gè)平衡器，主要是用來(lái)從移動(dòng)終端接收事務(wù)并將他們分發(fā)給處理能力更強(qiáng)大的固定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來(lái)處理。并實(shí)時(shí)監(jiān)控它們的運(yùn)行狀態(tài)，終端在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間切換的時(shí)候可以協(xié)調(diào)間斷的事務(wù)。一個(gè)移動(dòng)事務(wù)可以分解成許多子事務(wù)，每個(gè)子事務(wù)本身是一個(gè)局部事務(wù)，它所包含的操作序列是所有操作序列的一個(gè)子集。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)就是移動(dòng)終端在各個(gè)固定的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器間的平滑切換，其事務(wù)處理的核心機(jī)制就是服務(wù)器端和客戶端的雙向事務(wù)處理。在移動(dòng)終端和移動(dòng)數(shù)據(jù)流量越來(lái)越大的今天，如何快速、安全地處理數(shù)據(jù)查詢和更新事務(wù)，成了移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)處理技術(shù)的關(guān)鍵。

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Research on Mobile Database Technology

Li Sha， Ma Xiaohe

（Zhengzhou Institute of Finance and Economics， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： The rapid development of the wireless network， led to the development of mobile database， the difference between mobile database and the traditional fixed database is off its connection and dynamic， mobile terminal equipment in the frequent switching of each wireless node to the mobile database transaction processing with certain difficulties， the mobile database support affairs in the server and client bidirectional processing mechanism.

Key words： mobile database； wireless AP； SVR； MSS