计算机软件及应用嵌入式软件基础数据库管理系统.pptx

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1、15.1 嵌入式数据库管理系统的概念与类型对于什么是嵌入式数据库管理系统目前并没有一个严格的定义，随着技术的发展对它还有可能产生新的认识。嵌入式数据库管理系统的作用虽然都是对嵌入式系统上的数据进行管理，但不同类型的嵌入式数据库管理系统所管理的数据对象的性质和嵌入式数据库管理系统的功能侧重点差别很大，因此有必要对各类嵌入式数据库管理系统的关键技术分别加以研究。第1页/共234页2什么是嵌入式数据库管理系统嵌入式数据库管理系统的定义嵌入式数据库管理系统与其他软件的关系 嵌入式数据库管理系统是一种对资源的要求相对有限的数据库管理系统。它与操作系统及应用软件集成在一起，固化在嵌入式计算机系统之上，可以

2、支持与嵌入式系统的专门用途密切相关的应用。第2页/共234页3什么是嵌入式数据库管理系统嵌入式数据库管理系统的定义嵌入式数据库管理系统与其他软件的关系 最底层是嵌入式操作系统。例如嵌入式Linux、Windows CE、VxWorks、Hopen等。嵌入式数据库管理系统一般需要嵌入式操作系统支持，只有极个别的嵌入式数据库管理系统可以在没有操作系统的条件下运行。第3页/共234页4什么是嵌入式数据库管理系统嵌入式数据库管理系统的定义嵌入式数据库管理系统与其他软件的关系 嵌入式数据库管理系统之上是各种具体的数据库应用程序。通过嵌入式数据库管理系统，嵌入式计算机系统中的数据库应用程序可以用不同的方法

3、去建立、修改和查询嵌入式数据库。嵌入式数据库管理系统可以对嵌入式数据库进行统一的管理和控制，在保证嵌入式数据库完整性的前提下进行高效的数据存取。第4页/共234页5嵌入式数据库管理系统的分类分类原则与主要类型各类嵌入式数据库管理系统的功能侧重点嵌入式数据库管理系统的分类结果具有多样性目前大多数嵌入式数据库管理系统都是基于关系模型实现的系统。如果以结构模型（关系结构、层次结构、网状结构）为分类原则，则不容易对现有的各种嵌入式数据库管理系统进行区分。因此在这里采用了一种以嵌入式数据库管理系统的功能侧重点为原则的分类方法。基于这种分类方法可以把嵌入式数据库管理系统分成嵌入式内存数据库管理系统、嵌入式

4、实时数据库管理系统以及移动数据库管理系统3大类。第5页/共234页6嵌入式数据库管理系统的分类分类原则与主要类型各类嵌入式数据库管理系统的功能侧重点嵌入式数据库管理系统的分类结果具有多样性嵌入式数据库管嵌入式数据库管理系统的类型理系统的类型处理的数据对象的性质处理的数据对象的性质功能的侧重点功能的侧重点嵌入式内存数据嵌入式内存数据库管理系统库管理系统离散、简单的数据离散、简单的数据数据库在内存的建数据库在内存的建立及管理立及管理嵌入式实时数据嵌入式实时数据库管理系统库管理系统连续的实时数据流连续的实时数据流数据的实时存储和数据的实时存储和处理处理移动数据库管理移动数据库管理系统系统远程数据远程

5、数据支持移动计算支持移动计算第6页/共234页7嵌入式数据库管理系统的分类分类原则与主要类型各类嵌入式数据库管理系统的功能侧重点嵌入式数据库管理系统的分类结果具有多样性然而在实际应用中，各类嵌入式数据库管理系统之间的界线有时并不很明显。嵌入式数据库管理系统的功能特征往往有交叉。例如，嵌入式实时数据库管理系统多数情况下是在内存数据库管理系统的基础之上建立的，移动数据库管理系统也可以是实时数据库管理系统。所以，以上的分类方法只是强调嵌入式数据库管理系统的主要特征。基于上述方法对嵌入式数据库管理系统进行分类时，得到的分类结果并不唯一。第7页/共234页85.2 嵌入式内存数据库管理系统嵌入式内存数据

6、库管理系统的功能侧重点是解决如何在内存中建立和管理数据库。它所处理的数据对象是离散、简单的数据。第8页/共234页9嵌入式内存数据库管理系统的定义嵌入式内存数据库管理系统与嵌入式实时数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统与内存数据库管理系统什么是嵌入式内存数据库管理系统在一定程度上嵌入式内存数据库管理系统可以认为是内存数据库管理系统在嵌入式系统上的实现。我们对它可以给出如下的定义：嵌入式内存数据库管理系统是运行在嵌入式系统上，可将数据库的主拷贝或工作版本驻留在内存中，依据内存地址对其进行访问和管理的数据库管理系统。数据库的主拷贝或工作版本常驻内存是嵌入式内存数据库的本质特征。第9页/共234页

7、10嵌入式内存数据库管理系统的定义嵌入式内存数据库管理系统与嵌入式实时数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统与内存数据库管理系统什么是嵌入式内存数据库管理系统从实际产品的角度看，嵌入式内存数据库管理系统和嵌入式实时数据库管理系统这两个概念之间有很大的交集。可以说所有的嵌入式实时数据库管理系统都是以嵌入式内存数据库管理系统为基础，但并不是所有的嵌入式实时数据库管理系统都是纯粹的内存数据库管理系统。有很多嵌入式实时数据库管理系统在运行时是采用内外存结合的两级存储模式。第10页/共234页11嵌入式内存数据库管理系统的定义嵌入式内存数据库管理系统与嵌入式实时数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统与内

8、存数据库管理系统什么是嵌入式内存数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统也不一定是嵌入式实时数据库管理系统。嵌入式实时数据库管理系统的本质特征是能在确定的时间限制内对数据操作请求给与响应和处理。即使是把数据库的工作版本放在内存之中，如果在数据存取管理、事务并发控制等方面没有采用某些适当的技术措施也不能保障数据库管理系统总是能“实时”地响应和处理数据操作请求。可能会出现在大多数情况下对数据操作请求能很快地给与响应，但在个别情况下响应时间会超过用户期望的现象。第11页/共234页12嵌入式内存数据库管理系统的定义嵌入式内存数据库管理系统与嵌入式实时数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统与内存数据库管

9、理系统什么是嵌入式内存数据库管理系统嵌入式内存数据库管理系统和内存数据库管理系统是两个不同的概念。各种专门于存储和处理实时数据的内存数据库管理系统对系统资源的要求很高，原本就是针对通用计算机开发的，不属于嵌入式软件的范畴。Oracle公司的TimesTen、韩国Altibase公司的Altibase就是这类内存数据库管理系统的典型代表。第12页/共234页13嵌入式内存数据库管理系统的应用嵌入式内存数据库管理系统的适用场合嵌入式内存数据库管理系统应用举例嵌入式内存数据库管理系统的应用范围相对有限嵌入式内存数据库管理系统适用于需要频繁进行数据存取的嵌入式系统。在这种嵌入式系统中使用嵌入式内存数据

10、库管理系统一方面可以提高应用软件的开发效率，另一方面可以缩短数据的访问时间，提高应用软件的运行效率。第13页/共234页14嵌入式内存数据库管理系统的应用嵌入式内存数据库管理系统的适用场合嵌入式内存数据库管理系统应用举例嵌入式内存数据库管理系统的应用范围相对有限电子节目菜单是IPTV机顶盒中的一个很常用的应用软件。通过电子节目菜单，IPTV机顶盒的用户可以选择自己喜欢的频道，点播自己喜欢的节目。由于电子节目菜单软件需要保存和查询大量的节目信息，所以开发它的时候使用嵌入式内存数据库管理系统很合适。在相同的硬件条件下，可以使节目的信息量扩大很多，查询节目的速度也可以有所提高。第14页/共234页1

11、5嵌入式内存数据库管理系统的应用嵌入式内存数据库管理系统的适用场合嵌入式内存数据库管理系统应用举例嵌入式内存数据库管理系统的应用范围相对有限但是单纯的嵌入式内存数据库管理系统与嵌入式实时数据库管理系统和移动数据库管理系统相比应用范围比较有限。因为既不具有实时处理能力，也不支持移动数据处理的数据库应用系统，在使用效果上与仅具备数据存储、搜索功能的应用系统差别不大，与利用文件系统实现的数据存储和查询系统相比，功能的优势不明显，往往可以被利用文件系统实现的应用软件所替代。第15页/共234页16嵌入式内存数据库管理系统与移动数据库管理系统不同，它完全是一个单机运行的数据库管理系统。因此它除了对嵌入式

12、计算机的硬件和软件有一定要求之外，网络环境没有要求。第16页/共234页17嵌入式内存数据库管理系统的运行环境1.硬件环境2.软件环境嵌入式内存数据库管理系统通常需要在处理能力较强处理器上面运行，例如MIPS、x86、PowerPC、ARM9等。但也有个别的嵌入式内存数据库管理系统可以在8051系列的单片机这种处理能力相对较弱的处理器上面运行。嵌入式内存数据库管理系统本身一般要占几百K的内存空间。例如，金派克公司研发的FineDB In-Memory需要约400K的空间。存储数据所需的内存空间则取决于数据量的大小。第17页/共234页18嵌入式内存数据库管理系统的运行环境1.硬件环境2.软件环

13、境嵌入式内存数据库管理系统在实现其功能时一般要依赖于嵌入式操作系统的某些系统调用，所以嵌入式内存数据库管理系统需要有操作系统的支持。多数的嵌入式内存数据库管理系统都可以提供若干种操作系统平台供用户选择，某些系统甚至可以在十余种嵌入式操作系统上面运行。第18页/共234页19几种典型的嵌入式内存数据库管理系统1.FineDB In-Memory2.eXtremeDB3.SolidDB第19页/共234页20几种典型的嵌入式内存数据库管理系统1.FineDB In-Memory2.eXtremeDB3.SolidDB金派克公司研发的FineDB In-Memory是一个比较典型的嵌入式内存数据库管

14、理系统。它将所管理的全部数据放在内存之中，这样极大地缩短了数据的访问时间，与在磁盘文件中存储数据的数据库管理系统相比，数据访问时间缩短了数十倍以上。FineDB In-Memory自身约占400K左右的空间。它所管理的数据库理论上最大可达2GB。第20页/共234页21几种典型的嵌入式内存数据库管理系统1.FineDB In-Memory2.eXtremeDB3.SolidDBMcObject公司的推出eXtremeDB是一个具有实时数据处理能力的内存数据库管理系统。所以它即是一个嵌入内存数据库管理系统，也是一个嵌入实时数据库管理系统。第21页/共234页22几种典型的嵌入式内存数据库管理系统

15、1.FineDB In-Memory2.eXtremeDB3.SolidDBSolidDB是Solid公司研发的一个嵌入内存数据库管理系统。该系统可以在VxWorks等操作系统的支持下运行。第22页/共234页235.3 嵌入式实时数据库管理系统嵌入式实时数据库管理系统的功能的侧重点是解决如何实时地存储和处理数据。它所处理的数据对象是连续的实时数据流。第23页/共234页24什么是嵌入式实时数据库管理系统嵌入式实时数据库管理系统的定义及其特点嵌入式实时数据库管理系统的主要功能嵌入式实时数据库管理系统是一种可在嵌入式系统上运行的实时数据库管理系统。一方面，它的结构必须很精简，能够适应嵌入式系统内

16、存较小，CPU处理能力较低的特点。另一方面，它有很强的实时性能，可以保证数据操作请求可以在限定的时间内完成。对于嵌入式实时数据库管理系统来说，数据的正确性不仅依赖于逻辑结果，也依赖于逻辑结果产生的时间。但嵌入式实时数据库管理系统在数据吞吐量、交互方式等方面没有很高的要求。第24页/共234页25什么是嵌入式实时数据库管理系统嵌入式实时数据库管理系统的定义及其特点嵌入式实时数据库管理系统的主要功能嵌入式实时数据库管理系统可以认为是一个增强了实时处理能力的内存数据库管理系统。它除了和嵌入式内存数据库管理系统一样要管理物理内存之外，还要在并发控制机制等方面采用专门的技术，以使数据库管理系统能“实时”

17、地响应数据请求。一个嵌入式实时数据库管理系统一般需要提供以下各种功能：存储空间管理、数据存取管理、数据安全性控制、事务并发控制、运行日志管理、实时数据转储、数据恢复。第25页/共234页26嵌入式实时数据库管理系统的应用嵌入式实时数据库管理系统的适用场合嵌入式实时数据库管理系统应用举例嵌入式实时数据库管理系统的作用是解决大量的、有严格时间要求的数据的处理问题。支持这类数据的存储和快速查找。第26页/共234页27嵌入式实时数据库管理系统的应用嵌入式实时数据库管理系统的适用场合嵌入式实时数据库管理系统应用举例有许多的应用系统，例如过程控制系统、电网监测系统、智能交通管理系统、网络管理系统等，都需

18、要实时地采集系统运行中的数据并加以处理，以达到对系统进行控制和管理的目的。这些应用系统有这样的共同特点：一方面要维护大量的共享数据，另一方面数据的采集和处理有很强的时间性，要求在一定的时间期间内采集数据，存储采集到的数据，并处理它们，然后根据处理的结果及时地作出响应，否则系统就会失败甚至带来灾难性的后果。同时，它们所处理的数据往往是“短暂”的，即只在一定的时间范围内有效，超过这个时间范围则毫无意义。对于这样一些量很大，时间性很强的数据，仅基于嵌入式操作系统的文件系统已经很难进行存储和管理。因此就产生了对嵌入式实时数据库管理系统的需求。第27页/共234页28嵌入式实时数据库管理系统的应用嵌入式

19、实时数据库管理系统的适用场合嵌入式实时数据库管理系统应用举例发电机监控装置是一个用于保障发电机正常运行的嵌入式系统。它需要实时地采集发电机运行过程中的各种数据，记录下来形成一个运行日志，并依据采集到的数据进行一定的计算后，然后判断发电机的运行是否正常，如果出现异常，则及时地采取处理措施。上述过程必须依照一定的频率反复地执行。从发电机监控装置的工作过程中可以看出，它是一个典型的需要对大量数据进行实时存储和处理的嵌入式系统。在发电机监控装置中采用嵌入式实时数据库管理系统会显著地提高它存储和处理数据的能力。第28页/共234页29嵌入式实时数据库管理系统的运行环境嵌入式实时数据库管理系统本身虽然是一

20、个单用户的数据库管理系统，但很多嵌入式实时数据库管理系统需要将历史数据存储到远程计算机上，一些数据触发的事件也需要向远程计算机发出通知消息并等待响应，而后做出处理。这使得嵌入式实时数据库管理系统的运行环境除了对硬件和软件有要求之外，对网络通信能力也有一定要求。第29页/共234页30嵌入式实时数据库管理系统的运行环境1.硬件环境2.软件环境3.网络环境嵌入式实时数据库管理系统对CPU的处理能力有一定要求，但目前常用的嵌入式微处理器都可以支持嵌入式实时数据库管理系统的运行。例如MIPS、x86、PowerPC、ARM9等。嵌入式实时数据库管理系统本身所占的空间最小可以到几十K字节，例如McObj

21、ect公司eXtremeDB只需要50K字节的存储空间就可以运行。第30页/共234页31嵌入式实时数据库管理系统的运行环境1.硬件环境2.软件环境3.网络环境嵌入式实时数据库管理系统在实现其功能时一般要依赖于嵌入式操作系统的某些系统调用，所以嵌入式实时数据库管理系统需要有操作系统的支持，但也有个别嵌入式实时数据库管理系统可以在无操作系统的环境中运行。第31页/共234页32嵌入式实时数据库管理系统的运行环境1.硬件环境2.软件环境3.网络环境在需要向远程计算机发送历史数据或通知消息的时候，嵌入式实时数据库管理系统还需要它所运行的嵌入式计算机能够支持网络通信。在实际应用中使用较多的是以太网和R

22、S-232串行接口。第32页/共234页33嵌入式实时数据库管理系统的主要功能嵌入式实时数据库管理系统的作用是对实时数据进行组织和管理。它应当提供存储空间管理、数据存取管理、数据安全性控制、事务并发控制、运行日志管理、实时数据转储、数据恢复管理等几方面的功能。第33页/共234页34嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储存储空间管理的任务是对用于存储数据的存储空间进行分配和回收。嵌入式实时数据库管理系统采用的存储空间管理技术可分为两种。一种是纯内存结构的技术，另一种是两级结构的技术。纯内存结构的嵌入式

23、实时数据库管理系统在初始化时把数据从外存装入到内存之中后，在运行过程中不再访问外存，完全依据内存地址对数据进行管理。两级结构的嵌入式实时数据库管理系统需要统筹管理内存和外存。内存存取速度快，应当尽可能地保证所有实时数据或当前工作需要的数据被放在内存中。读写外存时需要进行输入/输出操作，存取速度较慢，因此，可以把那些固定不变的数据或存取频率相对较低的数据放在外存中。第34页/共234页35嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储数据存取管理的作用是保证能够在数据库中快速地找到用户要访问的数据。这一任务可以

24、通过建立某种结构的索引来完成。嵌入式实时数据库管理系统在建立索引时需要考虑相互矛盾的两个问题。一方面由于在嵌入式实时数据库管理系统中数据的查找及更新相当频繁，所以其索引应当能精确指出每个数据在存储空间中的位置，以加速各种操作的执行速度。另一方面索引本身的开销也是嵌入式实时数据库管理系统不得不考虑的问题。因此嵌入式实时数据库管理系统必须对时间的开销和空间的开销加以平衡，建立一种能够快速定位，并节省存储空间的索引机制。第35页/共234页36嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储在普通的数据库管理系统中，

25、索引通常采用顺序、B树、AVL树等结构。顺序结构的优点是存取方便，但不便于动态维护，进行插入删除等操作时需要移动大量的数据。B树和AVL树结构的索引虽然灵活，但都有索引本身占用存储空间过大的问题。因此顺序、B树、AVL树结构的索引对嵌入式实时数据库管理系统来说都不是最佳的选择。第36页/共234页37嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储针对嵌入式实时数据库管理系统的特点，已经有人提出了多种比较适用的索引结构。比如T*树和不平衡B树等。T*树是一种改进的T树结构，它比AVL树和B树具有更高的空间利用率

26、，虽然其查找时间稍高于AVL树，但由于是在内存中进行操作，所以足以满足实时操作的要求。不平衡B树是B树的改进。它避免了B树为了调节平衡而进行的结点分裂次数，提高了系统的性能，也是一种适用于嵌入式实时数据库的索引结构。第37页/共234页38嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储数据安全性控制主要包括用户身份鉴别和存取控制两方面的任务。用户身份鉴别是在用户登陆时对用户的身份进行核对（例如通过口令核对用户的身份），防止非法用户盗用他人的名义进行登录。存取控制是为了确保用户在其权限范围内访问数据库，不能越权

27、进行访问。第38页/共234页39嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储实时数据库是一个共享资源，允许多个任务同时使用，如果不对并发事务进行控制，可能会造成任务错误地读取或存储数据，破坏数据的一致性，因此在嵌入式实时数据库系统中，必须采用某种并发控制机制。通用数据库管理系统一般采用加锁的方式进行并发控制，而且为了增加系统的并行性，通常选用较小粒度的封锁单位，例如以数据记录，甚至数据项为单位。但过小的封锁粒度会降低系统的性能，因此在嵌入式实时数据库系统中，通常以关系表为封锁单位。这样做虽然降低了并发性，

28、但减少了并发控制机制的复杂度，减小了系统的开销，提高了事务处理的整体性能。第39页/共234页40嵌入式实时数据库管理系统的主要功能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储在系统运行的过程中，嵌入式实时数据库的操作日志保存在内存的日志缓冲区中，当缓冲区满时，才放到日志文件中。普通的数据库日志包括记录名、数据更新前的旧值、数据更新后的新值、事务标识、操作类型等内容。但在嵌入式实时数据库系统中，为了减少系统的开销，应当尽量减少日志中的内容。例如，可以在日志记录中不保存数据更新后的新值。第40页/共234页41嵌入式实时数据库管理系统的主要功

29、能1.存储空间管理2.数据存取管理3.数据安全性控制4.事务并发控制5.运行日志管理6.实时数据转储实时数据转储的作用是将实时数据存储为历史数据。嵌入式实时数据库管理系统在运行的过程中通常是先将历史数据保存在内存缓冲区中，到缓冲区满时才一次性地写入外存。读历史数据时，是先从内存缓冲区中取数据，只有在取不到时再从外存中读取。这种方式可以降低访问外存的次数。第41页/共234页42几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM 第42页/共234页43几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM eXtremeDB是Mc

30、Object公司的推出的一个嵌入式实时数据库管理系统。它实际上是一个嵌入式内存数据库管理系统，在运行过程中，其“工作版本”常驻内存，因此数据存取速度可达到微秒一级。第43页/共234页44几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM eXtremeDB本身的内存开销大约在50K到130K之间。它可支持Solaris、HP-UX、Windows、Linux、VxWorks、eCos（一个开源的嵌入式操作系统）等操作系统，可以支持x86、ARM、PowerPC、MIPS等处理器。第44页/共234页45几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB

31、2.Empress3.RDM 实际上eXtremeDB是一系列产品统称。这些产品分别是：(1)eXtremeDB：嵌入式实时数据库管理系统；(2)eXtremeSQL：提供通过SQL语言访问实时数据库的接口；(3)eXtremeHA：用于建立数据备份；(4)eXtremeLog：用于建立事务日志；(5)eXtremeWS：用于通过Web方式管理和监控嵌入式实时数据库。第45页/共234页46几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM Empress是Empress公司推出的一个嵌入式实时数据库管理系统。与eXtremeDB不同，Empress能够基于操

32、作系统的文件系统建立数据库。第46页/共234页47几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM Empress本身的内存开销大约800K。它可支持Linux、QNX、Unix（多种版本）、Windows等操作系统，可以支持X86、ARM、MIPS、PowerPC、SH-3、SH-4（日立公司的微处理器）、M68K（摩托罗拉公司的微处理器）、8051等处理器。第47页/共234页48几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM Empress嵌入式实时数据库管理系统有多种不同的工作模式。例如，独立运行模式、客户/服

33、务器模式、全分布数据库模式等。在客户/服务器模式下，系统中需要运行一个数据库服务器，对数据库的操作由数据库服务器负责。独立运行模式不需要数据库服务器，数据库管理系统的代码直接和应用程序链接在一起。独立运行模式和客户/服务器模式两种工作模式可以在同一操作系统中同时使用。Empress的全分布数据库模式可以将数据存储在不同的地点。主从数据库之间可以随时进行同步复制。第48页/共234页49几种典型的嵌入式实时数据库管理系统1.eXtremeDB2.Empress3.RDM RDM（Raima Database Management）是CENTURA公司推出的一个嵌入式实时数据库管理系统。目前多数的

34、嵌入式数据库管理系统采用的都是关系模型。而RDM的一个显著特点是它将关系模型和网状模型的优点结合了起来，避免了不必要的索引开销，显著地减少了对系统存储空间的需求。RDM本身所占的存储空间也不大，约200K字节左右。第49页/共234页505.4移动数据库管理系统移动数据库管理系统的功能侧重点是支持移动计算。它处理的数据对象是远程数据的一个副本。第50页/共234页51什么是移动数据库管理系统什么是移动计算和移动计算环境移动计算环境与分布式计算环境移动数据库管理系统的定义移动数据库与分布式数据库移动计算是一种用户享有的计算机使用模式。它的重要特征是用户可以随时、随地使用计算机及时获得他所需要的信

35、息。实现移动计算需要多种技术的支持，包括计算机软件技术、计算机硬件技术、通讯技术等。通过这些技术可以构建起支持移动计算的网络环境，即移动计算环境。为了保证能够及时地的向用户提供信息服务，移动计算环境中必须有用户可以随时、随地使用的计算机，而且些计算机也必须能随时和移动计算环境中的其他的计算机相连接。因此移动计算环境中的计算机和网络都是多样化的。计算机有服务器和台式个人计算机，也有可随身携带的笔记本和智能手机，甚至还有一些更专用的嵌入式系统。网络有高速的有线网络，也有各类速度相差很大的无线网络（例如，GSM网、Wi-Fi网、蓝牙网）。第51页/共234页52什么是移动数据库管理系统什么是移动计算

36、和移动计算环境移动计算环境与分布式计算环境移动数据库管理系统的定义移动数据库与分布式数据库移动计算环境是分布式计算环境的发展。它们两者虽然都是由网络连接而成的计算机环境，但相互之间有显著的差别。在分布式计算环境中，计算机的位置固定不变，各计算机之间通过固定网络（由有线链路或固定无线链路构成的网络）相连接，并在计算机运行的过程中持续地保持连接。在移动计算环境中，计算机之间除了可以通过固定网络之外还可以移动无线网相连接，用户不再只能固定地在某一位置上使用计算机，而是可以通过随身携带的笔记本和智能手机在移动中随时得到信息服务。随着计算机位置的移动，连接它们的网络也会发生变化。第52页/共234页53

37、什么是移动数据库管理系统什么是移动计算和移动计算环境移动计算环境与分布式计算环境移动数据库管理系统的定义移动数据库与分布式数据库移动数据库管理系统是一种与移动计算环境相适应的数据库管理系统。这种数据库管理系统与操作系统、应用程序集成在一起，在嵌入式系统之上运行。它具有通过网络对移动计算环境中其他数据库管理系统的数据操作产生影响的能力。第53页/共234页54什么是移动数据库管理系统什么是移动计算和移动计算环境移动计算环境与分布式计算环境移动数据库管理系统的定义移动数据库与分布式数据库从数据库技术本身来看，在很多方面移动数据库系统是分布式数据库系统的推广，分布式数据库系统可以认为是移动数据库系统

38、的一种特殊形式。因此，针对于分布式数据库管理系统的许多研究成果可以直接应用在移动数据库管理系统中。尽管移动数据库系统和分布式数据库系统两者之间在许多方面是相同的，但是它们之间也存在着不少关键的差别。例如，分布式数据库系统是位置透明的，而移动数据库系统则是位置不透明的。它可以支持与位置相关的各种查询。再例如，对分布数据库管理系统来说，网络断接被认为是一种故障，而对于移动数据库管理系统来说，则认为是一种必须予以处理的正常情况。第54页/共234页55移动数据库管理系统的应用移动数据库管理系统的适用场合移动数据库管理系统应用举例移动数据库管理系统的作用主要是解决移动计算环境下的数据管理问题。需要使用

39、移动数据库管理系统的主要是掌上计算机、PDA、车载设备、智能手机等一些移动信息设备。第55页/共234页56移动数据库管理系统的应用移动数据库管理系统的适用场合移动数据库管理系统应用举例在实际应用中会有这样的需求，当一个员工远离企业的办公环境时，仍然需要通过无线通信网或其他的连接方式将智能手机或PDA等移动信息设备连接到企业的数据库上，从数据库中读取自己所需要的信息，或把自己新得到的信息存入到数据库当中去。在移动信息设备与网络系统的连接断开时则可以从移动信息设备本身的移动数据库中获得需要的信息，而不是一切都要通过企业的数据库。与这种应用需求相类似的情况有许多，它们是一类比较典型的应用问题。移动

40、数据库管理系统为解决这类问题提供了必要的技术支持。第56页/共234页57移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统移动数据库系统是一种运行于移动计算环境中的软件。为了支持移动数据库系统的运行在移动计算环境中需要有数据服务器、移动支持结点和移动信息设备三种不同类型的计算机。第57页/共234页58移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境1.数据服务器2.移动支持结点3.移动信息设备移动数据库系统的子系统数据服务器（Data Server，DS）是位置固定的计算机。每个数据服务器上都有一个称为主数据库管理系统的数据库管理系统。各数据服务

41、器通过固定网络连接在一起，它们上面的数据库构成了一个传统意义上的分布式数据库系统。第58页/共234页59移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境1.数据服务器2.移动支持结点3.移动信息设备移动数据库系统的子系统移动支持结点（Mobile Support Station，MSS）也是位置固定的计算机。它连接在固定网络中，但同时具有移动无线通信能力。一个移动支持结点可以支持一个移动单元，位于某一移动单元内的移动信息设备可以通过无线方式与该移动单元的移动支持结点相连，从而与固定网络中的其他计算机连接。移动支持结点一般是计算能力较强的台式计算机。同一台计算机可以既做数据服务器又

42、做移动支持结点。第59页/共234页60移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境1.数据服务器2.移动支持结点3.移动信息设备移动数据库系统的子系统移动信息设备（Mobile Information Device，MID）可以是笔记本计算机，也可以是掌上计算机、PDA、车载设备、智能手机之类的嵌入式计算机。它的处理能力与存储能力相对于数据服务器来说非常有限，但便于用户携带，可以在各个移动单元中或移动单元之间移动。移动信息设备与移动支持结点之间的连接经常会处于断开状态，即使处于连接状态时，其网络带宽和可靠性也都相对较低。第60页/共234页61移动数据库系统的组成支持移动数据

43、库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统在网络中都有数据服务器、移动支持结点、移动信息设备3类不同的计算机结点。移动支持结点和数据服务器是通过固定网络相连接。固定网络中有若干个移动支持结点，以一个移动支持结点为中心可以构成一个移动单元。单元内的移动信息设备与移动支持结点之间通过移动无线网络相连接，从而移动信息设备可以连接到固定网络之中。第61页/共234页62移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统移动信息设备可以在移动单元中或移动单元之间自由地进行移动。移动单元的覆盖范围取决于它们采用的无线通信技术，例如低功率的无线局域网只能覆盖直径约为几

44、百米的范围，而采用卫星通信技术的移动单元则可覆盖几乎半个地球。第62页/共234页63移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统与移动计算环境中的多种计算机结点相对应，一个完整的移动数据库系统是由多个子系统组成的。这些子系统有的运行在移动信息设备上，有的运行在移动支持结点上，有的则运行在数据服务器上。各子系统之间通过网络相互连接。从地域上看，它们可能会分布在很广的范围之内。第63页/共234页64移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统移动数据库系统由位于移动信息设备上的移动数据库管理系统和移动数据库以及位于移动

45、支持结点之上的同步服务器所组成。从广义上讲，这个系统中还应包括位于数据服务器之上的主数据库管理系统和主数据库。第64页/共234页65移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统1.移动数据库管理系统和移动数据库2.主数据库管理系统和主数据库3.同步服务器移动数据库管理系统是一个功能独立的单用户数据库管理系统，它可以独立于同步服务器、主数据库管理系统运行，对移动数据库中的数据进行管理。也可以通过同步服务器连接到数据服务器上，对主数据库中的数据进行操作。移动数据库管理系统可以通过多种方式与同步服务器相连接。最普通的情况是使用无线通信网。移动数据库中的数据是主

46、数据库中某一数据子集的副本。这个副本的作用是使数据操作的速度更快和保证在网络断开时应用程序能照常运行。第65页/共234页66移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统1.移动数据库管理系统和移动数据库2.主数据库管理系统和主数据库3.同步服务器主数据库管理系统可以采用Oracle、DB2、Sybase等产品。它与同步服务器之间一般通过带宽较高、通信质量较好的固定网络相连接。主数据库里面保存有大量的数据，是移动信息设备的最终数据源。第66页/共234页67移动数据库系统的组成支持移动数据库管理系统运行的移动计算环境移动数据库系统的子系统1.移动数据库管理

47、系统和移动数据库2.主数据库管理系统和主数据库3.同步服务器同步服务器在数据服务器上的主数据库和移动信息设备上的移动数据库之间建起了一座连接的桥梁。它能实现移动数据库和主数据库两者间的同步，保证移动数据库中的数据和主数据库中的数据相一致。为了达到这一目的，同步服务器不仅要将用户对移动数据库的更新及时反映到主数据库中，而且要使用户能及时获得主数据库中的最新数据。一个同步服务器能够连接多个移动信息设备和多个数据服务器，形成一个星形的拓扑结构。第67页/共234页68移动数据库系统运行环境的特点移动数据库系统的运行环境与分布式数据库系统的运行环境有很大的不同。它的特点对移动数据库系统有着很大的影响。

48、这些特点主要包括：设备随时移动、网络频繁断接、网络条件多样化、网络通信能力不对称、移动信息设备的资源有限、可靠性和安全性较差。第68页/共234页69移动数据库系统运行环境的特点1.设备随时移动2.网络频繁断接3.网络条件多样化4.网络通信能力不对称5.移动信息设备的资源有限6.可靠性和安全性较差移动数据库管理系统主要在移动信息设备上使用。移动信息设备的位置根据使用者的需要常常会发生变化，而且在移动的同时也可能需要保持网络连接。设备位置的变化可能会导致系统布局的变化。例如移动信息设备从一个移动单元到了另一个移动单元之中。第69页/共234页70移动数据库系统运行环境的特点1.设备随时移动2.网

49、络频繁断接3.网络条件多样化4.网络通信能力不对称5.移动信息设备的资源有限6.可靠性和安全性较差移动数据库管理系统主要在移动信息设备上使用。移动信息设备的位置根据使用者的需要常常会发生变化，而且在移动的同时也可能需要保持网络连接。设备位置的变化可能会导致系统布局的变化。例如移动信息设备从一个移动单元到了另一个移动单元之中。第70页/共234页71移动数据库系统运行环境的特点1.设备随时移动2.网络频繁断接3.网络条件多样化4.网络通信能力不对称5.移动信息设备的资源有限6.可靠性和安全性较差由于移动信息设备的位置经常不断地变化，所以使移动信息设备与移动支持结点在不同的时间可能会通过不同的网络

50、系统来连接。这些网络在网络带宽、通信代价、网络延迟以及服务质量等方面一般有很大的不同。有时是通过高带宽的网络，有时则是通过低带宽的网络。第71页/共234页72移动数据库系统运行环境的特点1.设备随时移动2.网络频繁断接3.网络条件多样化4.网络通信能力不对称5.移动信息设备的资源有限6.可靠性和安全性较差移动信息设备和移动支持结点之间通常是通过移动无线网络相连接。由于通信设备的限制，移动无线网络的通信能力一般都是非对称的。这表现在移动支持结点可以有很强的发送能力，而移动信息设备的发送能力则非常有限，于是使移动支持结点到移动信息设备的通信带宽和移动信息设备到移动支持结点的带宽相差很大。第72页