移動數據庫技術研究

李莎 馬孝賀

摘 要：當前無線網絡的飛速發展帶動了移動數據庫的發展，移動數據庫和傳統的固定數據庫的區別在于其斷接性和動態性，移動終端設備在各個無線節點的頻繁切換也給移動數據庫的事務處理帶來一定的困難，目前移動數據庫支持事務在服務器和客戶端雙向處理的機制。文章具體研究了移動數據庫技術。

關鍵詞：移動數據庫；無線AP；SVR；MSS

隨著無線網絡的飛速成長和日趨成熟，移動運算和移動數據的訪問與存儲己經變得非常重要。移動數據庫令人們可以在任意時刻，任何地址都可以讀取到數據庫上的肆意數據。它為數據庫操作展示了一個簇新的領域，對并行與分布式數據處理的成長也有相當重要的意義。可是，在移動數據庫系統當中，由于無線節點的移動性和斷接性等技術性問題帶來不少解決問題的麻煩。

1 移動數據庫的概念

無線通信技術的飛速成長，移動終端設備計算能力的提高，加快了移動數據庫成長的速度，轉變了人們的工作和生活模式，同時也對移動數據庫的開發和設計提出了新的要求，對于移動數據庫，到目前為止還沒有一個公認的概念，但是主要有以下幾種描述。

（1）移動數據庫是一種可以變化的數據庫。在固定的數據庫時代，數據的連接是靠電纜線的傳輸，但是移動數據庫的連接服務器是可以經常變化的，可以在移動設備上復制數據，而在本地完成數據操作，在數據斷開和連接過程中實現數據的更新操作。

（2）移動Web數據庫是斷接數據庫。移動終端設備與固定的網絡連接，也可以和移動的網絡連接。在終端設備與網絡斷接前，要將數據從服務器上下載，并在本地完成相關的操作。當重新與新的網絡連接成功后，移動終端會將數據上傳完成更新操作。

（3）移動數據庫是一種廣播式的數據庫。其主要在固定的網絡上，移動數據庫會不定時地向一定范圍內的本地用戶廣播數據。

以上幾種對移動數據庫的描述，能夠從各個角度反應移動數據庫和固定數據庫的不同，但是并不能夠真正說明移動數據庫的含義。所謂移動數據庫是指：數據庫是分布式的組合，并且支持移動計算，其數據的存儲一般較為分散，但是在用戶訪問數據的時候和訪問固定數據庫沒有差別。它支持數據庫斷接、廣播、及數據庫的可變性，在這里分布式是移動數據庫的主要特點，是基礎。移動數據庫可以解釋為：數據終端設備可以在移動時進行數據的訪問和存取，一旦數據庫被訪問后，實際上數據的處理是在前端執行的，也就是在終端設備上對數據的副本進行操作，然后再傳到服務器上進行更新。

2 移動數據庫的特點：

移動數據庫相對于固定數據庫最大的特點就是其支持移動終端的分布式數據環境，是時刻可以動態更新數據庫，對固定的分布式數據庫來說進行了繼承和擴展。在傳統的數據系統的設計和開發中，都是基于固定網絡和固定終端設備的，各個終端設備之間也都是通過固定的網絡和節點進行訪問，在訪問數據庫的時候，要時刻保持網絡的聯通性，否則就要進行重新數據訪問和存儲。而移動數據庫是由移動終端通過無線AP和無線傳輸介質與固定的高速有線網絡連接，是由多個無線移動節點和傳統的固定網絡組成的分布式數據系統。它的分布式計算功能可以使用戶可以不受連接地點的限制，在移動的終端設備上能過無線AP與移動通訊設備一直保持連接，并可以在本地處理數據并上傳更新，這是與傳統的固定數據庫系統的最大區別。移動數據庫和傳的固定的分布式數據庫相比而言，其主要的特點如下：

（1）移動數據庫要能夠解決設備頻繁的斷接性。移動的終端設備在與網絡連接的時候一般會頻繁的出現連接和斷接的情況，所以數據庫的訪問就會經常處于被動斷接狀態。這就要求移動數據庫可以很好的支持斷接后的處理，事務不能因為連接的斷開而中斷，要在設備下一次連接進入的時候能夠延續，不能因為接入的網絡不同而撤消剛才的連接。

（2）移動數據庫要支持不同的網絡接入。在數據庫的連接中，由于固定網絡的帶寬和穩定性，所以在數據庫訪問的時候，數據庫設計相對來說比較方便，但是由于移動終端設備是在移動過程中對數據庫的連接，可能在不同的網絡環境中切換，這就要求移動數據庫有較強的適應性，能夠對不同的網絡條件提供靈活的接入，適應性要強。

（3）移動數據系統規模比固定數據庫系統規模大。目前無線網絡的發展速度遠遠大于固定網絡的發展速度，用戶的規模和數量每年都在以成倍的速度增長。這就要求移動數據庫有強大的數據處理能力如果僅僅以固定的數據庫系統處理方式來處理移動數據，則會造成數據擁塞。

（4）相對于傳統的數據庫系統來說，移動數據庫的安全性壓力更大。因為在固定的數據系統中，只要做好數據的安全性和訪問權限就可以了。但是在移動數據庫的設計中，還要充分考慮到移動終端的復雜性，在數據訪問的過程中不但要注意訪問權限還要注意終端的丟失，用戶更新設備等各個方面。

（5）移動終端設備的特殊性。移動終端不向固定的計算機設備一樣，可以長期不間斷的使用。移動設備要更換電源，常常就要中斷數據連接，而且移動終端設備目前還沒有辦法做到在存儲容量、數據處理能力和固定的終端設備一樣，它還有很多限制。此外，移動終端設備的通信帶寬也往往會相差比較大。所以在數據庫設計和開的時候要充分考慮到連接的特殊性和限制，在做事務處理或是訪問與存儲的時候做好優化，提高查詢效率。

（6）無線網絡數據傳輸的單向性更強。由于用戶使用習慣和設備的限制，無線終端設備的網絡數據傳輸往往都是非對稱的。數據下行量遠大于上行量，而固定的無線AP擁有比較強大的數據傳送能力，而用戶的終端設備卻沒有辦法做到大量的數據傳送。所以在數據庫系統的實現中要象固定網絡的ADSL一樣考慮到各種差異，利用合理的方法進行數據傳送。

3 移動數據庫的系統結構

從移動數據庫的特點可以看出它和傳統的固定的數據系統還是有比較大的差別，移動數據庫在支持動態的分布式數據存儲和傳輸上其復雜程度要遠大于傳統的數據庫系統，對外界環境來說也遠比固定的網絡傳輸情況要復雜的多。所以在移動數據庫的設計和開發中要考慮的問題也比較復雜，傳統的固定網絡連接的數據庫不適應新的移動計算的網絡環境。由于移動數據庫出現的較晚，所以可以從早期的數據庫系統中吸取經驗，對原來的數據庫設計方法進行改造和擴展，從而讓新的移動數據庫系統能夠適應移動網絡環境。比較典型的移動數據庫的設計模型和體系結構如圖1所示。

從圖1可以看出，移動網絡的數據庫系統中，主要有3種節點：一類是移動支持站（MSS），一類是移動客戶機（MC），還有一種是固定主機服務器（SVR）。所謂固定主機服務器是指用來維護本地數據庫系統的一個固定結點，這些結點之間的連接是靠高速的有線網絡來實現，這樣就形成了一個由固定主機服務器組成的傳統意義上的分布式數據庫管理系統，SVR可以接受并處理終端的連接請求，并可以對所有的連接請求進行合適的處理。

移動支持站MSS也同樣處于高速的網絡節點中，并支持無線網絡的連接，它主要用于對無線網絡單元的支持，無線網絡單元是指無線網絡中的一個單位，在這個單元內的移動終端可以通過無線通訊設備與移動支持站相連，從而連接由固定網絡支持的數據庫系統，也可以通過固定主機服務器的廣播來接受網絡信息。SVR和移動支持站可以在同一臺服務器上。

移動客戶機（MC）由于受到電子技術發展的影響，目前還沒有辦法將其處理數據的能力和服務器接近，其存儲和訪問能力都非常有限。并且移動客戶機由于其經常移動的特性，可能在各個服務器之間會產生斷接性，無法象固定服務器那樣保持長久的連接，直到數據處理完畢才斷開。移動終端在處理數據時與服務器保持連接，但是由于客戶機在移動時網絡連接的環境、帶寬、傳輸速度都有所不同，所以數據傳輸的差別比較大，可靠性比較低，并且有較大的網絡延遲。

從移動數據庫系統的結構可以看出，移動數據庫和傳統的固定的數據系統一樣，都支持分布式數據庫的存儲和訪問，只不過移動數據庫對固定式的分布式系統進行了擴展和延伸，它實際上是一個支持動態變化的分布式數據庫系統和計算環境。它的動態和變化主要表現在：各個網絡接點的連接不是固定的，是不斷變化和無規律的動態滾動；連接進來的移動客戶機的帶寬、速度和環境是不斷變化的，移動客戶機在各個結點之間切換，在數據庫支持的固定節點和移動結點之間不斷的切換。

4 移動數據庫事務處理

在移動數據庫環境主要有固定主機、移動主機、和基站這3種類型的數據處理設備來完成。基站或是移動支持站點和固定主機，是實現將無線網絡信號進行廣播的設備，其主要是通過通訊線路與高速的固定網絡相連，它們自己帶有無線通訊接口，可以與其覆蓋范圍內的所有移動終端相連接并保持通信。其事務處理如圖2所示。

由于基站是無間斷時間工作的，所以在其管理單元內的移動設備可以在任意時間和地點對其進行訪問，移動數據庫系統也應該支持數據庫系統的事務處理。移動數據庫的事務是由終端發起，也可以固定網絡中的固定節點發起，由終端發起的事務叫做移動事務，它具有斷接性。移動數據庫系統的事務處理不像固定數據庫的事務處理那樣全部都在服務器來完成，它的一部分事務是在移動終端實現的，另一部分則在服務器上來完成。每一個移動支持站或基站上都有一個平衡器，主要是用來從移動終端接收事務并將他們分發給處理能力更強大的固定網絡服務器來處理。并實時監控它們的運行狀態，終端在各個節點間切換的時候可以協調間斷的事務。一個移動事務可以分解成許多子事務，每個子事務本身是一個局部事務，它所包含的操作序列是所有操作序列的一個子集。

5 結語

移動數據庫數據處理的核心技術就是移動終端在各個固定的數據庫服務器間的平滑切換，其事務處理的核心機制就是服務器端和客戶端的雙向事務處理。在移動終端和移動數據流量越來越大的今天，如何快速、安全地處理數據查詢和更新事務，成了移動數據庫處理技術的關鍵。

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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