嵌入式數據庫的系統(tǒng)研究

天津師范大學計算機與信息工程學院 劉 菲

嵌入式數據庫的系統(tǒng)研究

天津師范大學計算機與信息工程學院 劉 菲

本文從嵌入式數據庫的概念出發(fā)，逐步分析其特點、技術、應用領域，最終對嵌入式數據庫的前景進行了展望。

嵌入式數據庫 特點 技術

一、嵌入式數據庫的概念

嵌入式數據庫已經被廣泛應用于各個領域，例如公共衛(wèi)生，鐵路交通，金融財經，衛(wèi)星通訊，工業(yè)生產等很多方面。嵌入式數據庫是和相應的操作系統(tǒng)、終端應用設備結合在一起的，簡言之它是負責對終端嵌入式設備進行數據管理，及時與服務器進行映射，管理并修改數據，并且直接生成在嵌入式系統(tǒng)和應用之中，從而實現可定制的、更為客戶化的數據管理。

二、嵌入式數據庫的特點

（1）嵌入性：嵌入式數據庫要求在一定的條件下，目標代碼能夠靈活的應用到各種移動設備上，也就是說嵌入式數據庫不僅能夠嵌入到其他軟件當中，也能夠嵌入到各種硬件設備中，但這都要求嵌入式數據庫應保證合適的體積，盡可能降低代碼尺寸，而嵌入式數據庫對所有數據的操作都是通過API接口，而不要求進程間通信，從而管理實時的數據。

（2）實時性：嵌入式數據庫系統(tǒng)經常用于軍事等需要實時性反應很快的系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)處理應用請求的時間太長，可能對結果的有效性和正確性造成一定的誤差，但另一方面這種實時性和嵌入性是密不可分的，只有具有了嵌入性，當數據庫嵌入到了相應的軟硬件設備中，系統(tǒng)才能第一時間的得到應用的各種請求，從而才能申請第一時間做出反應，但當系統(tǒng)擁有了這種嵌入性的同時還需要做出一定的額外工作才能達到這種實時性，使執(zhí)行任務的有效性和正確性大大提高。

（3）復制性：嵌入式數據庫一般都是移動性、便攜性的，正因為這種移動性的特點，數據庫所在的設備終端與服務器之間是一種不穩(wěn)定、經常性的斷開，所以嵌入式數據庫一般采用數據復制模式（上載、下載或混合方式），與服務器數據庫進行映射，滿足人們在任意時間地點的各種不同的需求。

（4）可移植性：嵌入式數據庫基本上是工作在具體的開發(fā)平臺、操作系統(tǒng)之上，但對于操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境千差萬別，為了適應這種差別，嵌入式數據庫就必須具有一定的可移植性，因此嵌入式數據庫系統(tǒng)的設計就必須要做到和操作系統(tǒng)及底層的軟件之間的接口盡可能的簡單，只想才能更好的實現可移植性。

三、嵌入式數據庫的技術

（1）數據復制與緩存技術：嵌入式數據庫所采用的復制/緩存技術不是傳統(tǒng)網絡那種基于應用終端和服務器的前提來保證數據一致性的，而是通過復制技術（上傳、下載或混合）與服務器數據庫進行映射，滿足人們在不同時間、地點對數據的各種需求問題。由于是一種弱連接，所以允許用戶對本地緩存上的數據副本進行操作，在網絡斷開時，嵌入式數據庫對本地數據庫子集進行數據操作；待網絡連接后，再同服務器終端的數據信息進行修改，并通過一定的技術來恢復數據的一致性。

（2）移動事務處理技術：嵌入式數據庫系統(tǒng)中的事務處理在前端一般可以簡單化，但在整個應用系統(tǒng)的進程中為保證事務處理的順利進行，必須實現一定的事務管理策略，例如嵌入式數據庫應該支持脫機移動事務處理， 同時為了使事務處理更加有效， 應考慮移動計算環(huán)境的可靠性， 從而構建高可靠性的移動事務處理技術。

（3）數據廣播技術：數據廣播是在嵌入式數據庫移動計算環(huán)境下，利用網絡的弱連接、客戶機與服務器通信的的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發(fā)送數據。利用這種數據廣播，可以適當的解決嵌入式系統(tǒng)所在的設備弱連接的問題。

（4）安全認證性技術：嵌入式數據庫所在的設備往往是系統(tǒng)中的關鍵設備，也儲存著大量的私人信息，但由于以下兩方面的原因往往在安全性上存在著威脅：一方面是由于嵌入式設備有移動性、工作環(huán)境不固定的特點，從而帶來了一定潛在的威脅；另一方面是相對于有線網絡來說，無線網絡的電波容易被監(jiān)聽，信息容易丟失。針對以上兩方面的威脅提出了以下相對應的安全措施：針對移動性的問題，加強對終端進行合法性驗證，以防止非法終端的非法性入侵；針對無線網絡的問題，要對無線網絡通信進行加密，防止信息丟失。

四、嵌入式數據庫的應用

嵌入式數據庫目前已經被廣泛的應用于許多領域，總體上來看，嵌入式數據庫的應用可以分為水平應用和垂直應用兩種，所謂水平應用就是說該種嵌入式數據庫可應用于多個行業(yè)，不需要做核心內容的修改，最多只需要對應用的前端和后端進行一定的修改。這種水平應用一般應用在核心內容、思想基本類似，不需要太多定制的應用中，例如數據信息的查詢，用戶可以通過前端的嵌入式數據庫所在的應用設備向服務器進行數據的查詢，并將查詢結果復制或緩存到前端的嵌入式數據庫中；另一種則是垂直應用，這種嵌入式數據庫所在的應用設備對于定制的要求較高，一般不能很容易的擴展到其他的設備中，有著明顯的行業(yè)差別，例如對于股票、基金等金融業(yè)的應用中，工作人員往往要涉及將用戶的各個賬戶中的各種信息進行匯總，形成分析報表，這就要求工作人員所用的終端移動設備上的嵌入式數據庫能夠建立專門針對于這種特殊行業(yè)要求的報表。

五、嵌入式數據庫的發(fā)展趨勢

對于嵌入式數據庫來說，目前市場上電子商品越來越受人們的認可與歡迎，能夠對圖像、視頻、音頻進行存儲并且體積小巧的嵌入式設備必然越來越被認可，有很好的發(fā)展前景；而對于嵌入式軟件開發(fā)人員來說已經經過了數據處理方面的困惑，經歷了開源的摸索和自主開發(fā)的嘗試，許多開發(fā)者已經正逐漸意識到商用數據庫的必要性。但對于另一方面來說，鑒于嵌入式領域的特點， 目前嵌入式數據庫產品還很難形成統(tǒng)一的標準， 對嵌入式數據庫管理系統(tǒng)的研究也還有很多工作要做；同時，由于嵌入式數據庫的應用越來越廣泛，已經從最初的添加、刪除操作向聲音、視頻、智能控制方面發(fā)展，在這種情況下如何保證嵌入式數據庫的可靠性也成為了需要關注及研究的問題。

[1] 董潔，賀紅衛(wèi)，耿鴻月，毛宇光．嵌入式數據庫測試技術的研究[J]．計算機工程與設計：，2010(6)．

[2] 史恒亮，白光一．嵌入式數據庫的現狀和發(fā)展趨勢[J]．計算機系統(tǒng)應用，2010(2)．

[3] 朱麗麗．嵌入式數據庫實現技術的研究[J]．金陵科技學院學報，2009(9)．

[4] 侯德恒，賈偉峰．嵌入式數據庫研究[J]．軟件導刊，2008(8)．