專用數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中的虛擬數(shù)據(jù)庫設(shè)計

殷錫亮

摘 要：文章提出了在專用數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中使用虛擬數(shù)據(jù)庫的必要性，并設(shè)計了基于專用數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)三層架構(gòu)中各層應(yīng)用的虛擬數(shù)據(jù)庫，屏蔽了物理數(shù)據(jù)庫對上層軟件設(shè)計的限制，提出了在專網(wǎng)通信系統(tǒng)中的一種分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計，設(shè)計了傳輸數(shù)據(jù)的兩種方式，最后通過一個數(shù)據(jù)傳輸過程的舉例描述了網(wǎng)元間數(shù)據(jù)交換的典型流程。

關(guān)鍵詞：專用數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)；虛擬數(shù)據(jù)庫；分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

引言

專用數(shù)字通信網(wǎng)是專用模擬通信網(wǎng)的數(shù)字化替代產(chǎn)物，它除了具備個人移動通信的全部功能，它還能控制與實現(xiàn)個人與群體間任意通信，保密性高，功能豐富，真正全面實現(xiàn)了通訊的智能化，一個成熟的專用數(shù)字集群通信網(wǎng)用戶數(shù)量比較龐大，系統(tǒng)管理這些用戶就需要用到數(shù)據(jù)庫，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中式管理一旦數(shù)據(jù)庫損壞，恢復(fù)期間必將影響系統(tǒng)的正常運行，給用戶帶來通信中斷。專用數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)需要采用分布式數(shù)據(jù)管理，其3層架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)單元各自擁有數(shù)據(jù)庫，出現(xiàn)故障不相互影響，還能繼續(xù)保持通訊不間斷，對于每個網(wǎng)絡(luò)單元必須采用不同的物理數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，這就對數(shù)據(jù)庫上層的管理單元的開發(fā)維護(hù)帶來困難，引入虛擬數(shù)據(jù)庫后，上層軟件管理單元不需要關(guān)心物理數(shù)據(jù)庫接口，直接調(diào)用虛擬數(shù)據(jù)庫接口，即可輕松地完成數(shù)據(jù)庫的管理，而且無需由于客戶使用其它物理數(shù)據(jù)庫引起的變動而改動。文章對分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)以及虛擬數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)設(shè)計進(jìn)行了描述分析。

1 分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

一個可以覆蓋一個省級地域的專用無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以設(shè)計為圖1，由3級網(wǎng)絡(luò)單元組成，分布在省會城市的網(wǎng)絡(luò)中心處理單元，分布在省會城市的各個區(qū)中心、各個地級市的基站控制器，調(diào)度臺服務(wù)器，網(wǎng)管服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)單元，分布在各個街道的基站，網(wǎng)管客戶端，調(diào)度臺客戶端網(wǎng)絡(luò)單元。對應(yīng)著每層的網(wǎng)絡(luò)單元有自己的數(shù)據(jù)庫用來存儲不同的用戶數(shù)據(jù)，在一級網(wǎng)絡(luò)單元中心數(shù)據(jù)庫保存全網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2、3級網(wǎng)絡(luò)單元保存經(jīng)常在本地?zé)o線覆蓋范圍內(nèi)的用戶設(shè)備數(shù)據(jù)。此優(yōu)點是一個節(jié)點單元出現(xiàn)故障，不影響整網(wǎng)的處理流程，缺點是如需做不同節(jié)點的join操作，必須在上級節(jié)點網(wǎng)元操作。

2 虛擬數(shù)據(jù)庫設(shè)計

基站網(wǎng)元需要對數(shù)據(jù)的各種操作方式作出快速的響應(yīng)，以及用戶信息的固化存儲，防止斷電后引起的數(shù)據(jù)丟失，基站的系統(tǒng)資源有限制，不能選用耗費系統(tǒng)資源的物理數(shù)據(jù)庫，專用通信網(wǎng)絡(luò)使用SQLite數(shù)據(jù)庫，集成了內(nèi)存的高效操作以及支持物理存儲，無需安裝，應(yīng)用廣，商用性好。基站控制器，調(diào)度臺服務(wù)器，網(wǎng)管服務(wù)器等網(wǎng)元需要存儲各種不同的用戶信息以及呼叫服務(wù)信息，計費信息等各種海量數(shù)據(jù)，它們對操作數(shù)據(jù)的反應(yīng)時間沒有很嚴(yán)格的需求，但對數(shù)據(jù)庫存儲能力有較大的需求，可以采用應(yīng)用比較廣泛的MySQL數(shù)據(jù)庫。一級網(wǎng)元，作為整網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲以及處理中心，數(shù)據(jù)量以及數(shù)據(jù)安全性是需要首先考慮的問題，Oracle是最值得信賴的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。虛擬數(shù)據(jù)庫使上層軟件開發(fā)人員無需關(guān)心任何物理數(shù)據(jù)庫接口，只需要使用虛擬數(shù)據(jù)庫提供的一套接口，即可自由靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理操作。

2.1 虛擬數(shù)據(jù)庫的基本操作

數(shù)據(jù)庫的基本操作分為插入，更新，刪除，查詢，針對每張表的操作方式，也是基于基本的四類操作，根據(jù)操作條件進(jìn)行操作，總可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成SQL語句進(jìn)行操作。

2.2 虛擬數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)

虛擬數(shù)據(jù)庫操作的底層接口是各種物理數(shù)據(jù)庫提供的API，虛擬數(shù)據(jù)庫需要將這些API集中地封裝起來，并根據(jù)用戶的需求選擇使用。封裝結(jié)構(gòu)可以如下所示：

示例中僅封裝了幾個常用的數(shù)據(jù)庫API，也可以根據(jù)需求追加定義其他API進(jìn)入封裝結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)用戶需求隨時將其他數(shù)據(jù)庫API封裝進(jìn)來。

3 數(shù)據(jù)下發(fā)過程

3.1 數(shù)據(jù)正常下發(fā)過程

（1）底層網(wǎng)元首先向上層網(wǎng)元上報數(shù)據(jù)資源審計請求，并將底層網(wǎng)元的數(shù)據(jù)標(biāo)識（通常為MD5校驗碼）帶給上層網(wǎng)元。（2）計算底層網(wǎng)元數(shù)據(jù)審計標(biāo)識，判斷底層數(shù)據(jù)是否與上層網(wǎng)元數(shù)據(jù)一致，如果一致，發(fā)送數(shù)據(jù)審計結(jié)果正確給底層網(wǎng)元，否則發(fā)送數(shù)據(jù)不一致給底層網(wǎng)元。（3）根據(jù)結(jié)果判斷，如果無需同步，向上層網(wǎng)元發(fā)送數(shù)據(jù)審計流程結(jié)束，如果需要同步，向上層網(wǎng)元發(fā)送數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)請求中包含請求數(shù)據(jù)表，以及數(shù)據(jù)指針，用于標(biāo)識上次請求到的數(shù)據(jù)位置。（4）按照請求數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)指針，封裝進(jìn)數(shù)據(jù)下發(fā)包。（5）數(shù)據(jù)循環(huán)向下層網(wǎng)元發(fā)送，直到底層網(wǎng)元不在請求數(shù)據(jù)為止，同時底層網(wǎng)元上報數(shù)據(jù)審計流程結(jié)束，完成數(shù)據(jù)下發(fā)過程。

3.2 數(shù)據(jù)異常下發(fā)過程

（1）底層網(wǎng)元在無法打開本地的數(shù)據(jù)庫情況下，判斷為本地數(shù)據(jù)庫已經(jīng)損壞，向上層網(wǎng)元發(fā)送數(shù)據(jù)庫崩潰通知。（2）生成下層網(wǎng)元的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)網(wǎng)元類型，通過FTP向底層網(wǎng)元發(fā)送數(shù)據(jù)庫文件或者數(shù)據(jù)文件。（3）底層網(wǎng)元接收完成數(shù)據(jù)庫后，打開數(shù)據(jù)庫，上報數(shù)據(jù)資源審計請求。

4 結(jié)束語

每個通信系統(tǒng)都有自身特點，設(shè)計出一個適用于本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，將極大提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理能力，同時不會降低系統(tǒng)的運營速度，虛擬數(shù)據(jù)庫涉及到數(shù)據(jù)庫技術(shù)，操作系統(tǒng)，計算機通信等多方面知識，是一項復(fù)雜的工作，需要在實踐中不斷創(chuàng)新發(fā)展。

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