嵌入式數據庫同步分發系統的設計與實現

祝令柱

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081）

0 引 言

在移動互聯網技術迅速發展之下，針對各種形式的數據信息，嵌入式數據庫在與嵌入式設備的融合發展中，已經從研究走向推廣，在實際應用中較大程度上滿足了用戶的應用需求。同步分發系統作為嵌入式數據庫的重要組成部分，在數據同步更新、信息整合方面發揮重要作用，同時能夠一定程度上提高數據傳輸的安全性。基于嵌入式數據庫廣闊的市場及應用前景，對其同步分發系統設計與實現展開研究，對于提高系統運行效率、促進嵌入式數據庫信息處理能力提升具有實際意義。

1 嵌入式數據庫同步分發系統

1.1 嵌入式數據庫

嵌入式數據庫是基于嵌入式設備在數據儲存、處理能力等方面的應用需求而被引入的，在實際作用中，通過系統控制與計算機的軟硬件設施建立聯系，以此實現數據的儲存與管理。另外，嵌入式數據庫因其嵌入式特征，與通用數據庫相區別。首先，嵌入式數據庫在與其他系統或硬件設備方面，具有較好的兼容適應性特征，因此用戶在對數據庫進行操作的過程中，能夠輕松實現數據庫的運行與維護，不需要經過相關知識技術的培訓[1]。在數據傳輸的實時性方面，因其應用范圍的廣泛性，所以對于嵌入式數據庫的實時性要求更為嚴格。為滿足現實需要，根據應用場合的不同，在操作系統及相關配件方面，有時同樣要求具備實時性，以實現數據庫數據傳輸的實時性。在嵌入式數據庫平臺方面，為支持數據庫的通用功能與各種數據模型，在支持平臺的應用過程中 必須有較強的適應性能力。此外，在數據庫安全保障方面，用戶數據安全保障隨著嵌入式設備的應用，安全防護的中心轉移到了用戶使用的嵌入式設備，用戶的數據安全受用戶自身安全意識影響較大，數據同樣可能泄露[2]。但對于非個體用戶而言，由于其操作的規范性和具有一定的網絡安全防護能力，結合嵌入式數據庫同步分發系統功能，在數據安全保障方面具有較強能力，能夠較大程度上保障數據安全，滿足市場應用需求。

1.2 同步分發系統

同步分發系統是嵌入式數據庫實現數據傳輸共享的重要組成部分，其通過互聯網對節點數據進行傳輸，為保證數據的一致性，在這過程中，根據節點位置的不同及實際需要，數據能傳送到1個或多個數據庫系統中，實現整個網絡數據共享。嵌入式網絡數據分發一方面能夠滿足用戶對于數據訪問統一性的現實需要；另一方面能夠分散數據庫的訪問壓力，解決用戶集中訪問同一數據庫而造成的數據延遲、系統崩潰等問題[3]。同時，即使某個節點信息出現問題，數據的傳輸共享也能夠保證數據的完整性，不讓數據丟失，維持系統穩定。

2 嵌入式數據庫同步分發系統研究現狀及意義

現階段，基于嵌入式數據庫的同步分發系統研究建立在數據庫與同步分發系統二者的聯系之上，嵌入式數據庫在配置要求低，信息處理能力強，并且在訪問控制方面支持多種平臺和各種處理器。在數據庫的作用過程中，數據的實時傳遞僅通過單個數據庫的訪問，隨著用戶數量的遞增，效率會大大降低，且容易造成系統奔潰、數據丟失等后果。同步分發系統的應用，依靠同步服務器發揮作用，通過主數據庫與其他數據庫點對點連接，將數據庫捕獲的數據通過服務器發送至其他數據庫中，使得數據庫的數據信息同步得以實現。在這個過程中，要保證信息數據傳輸的安全性，保證其傳輸路徑、傳輸方式等方面的安全性[4]。此外，要防止出現數據沖突，保證數據同步分發的效率。

3 系統的設計與實現

同步分發系統設計是滿足市場應用需求，結合技術條件需要，具有較強綜合性的工作。針對其功能需求而言，要實現數據傳輸的同一性，必須保證數據上傳至服務器以及數據經由服務器再傳輸到其他數據庫中。在這過程中還要經過數據捕獲、沖突檢測、加鎖處理等具體步驟，且需要客戶端完成數據同步分發后，才能繼續進行下一次的同步分發。系統設計過程中，在確保數據同步分發安全的前提下，一方面要注重過程中的效率提升，避免數據沖突、系統錯誤等問題的出現；另一方面，要最大程度上保證系統設計的實現，包括其在實際應用及應用過程中出現問題，需要綜合分析、針對性解決，從而保證系統設計質量及運行效率。

3.1 系統設計

3.1.1 系統設計目標

為保證系統設計的穩定、高效、安全以及實用等要求，在數據傳輸能力、數據更新、系統性能等方面應具體要求。在數據傳輸能力方面，由于數據的同步分發實現需要依靠服務器與客戶端進行數據上傳傳輸，因此同步分發系統的數據傳輸能力直接影響數據的上傳及傳輸效果。因此在系統設計過程中，需要保證系統的傳輸能力，維持系統數據傳輸的穩定性。在數據更新方面，嵌入設備在對更新數據捕獲并匯總的過程中，需要進行2個方面的處理。一個方面是對更新數據進行沖突檢測，另一方面則是對本地的數據庫進行更新處理。沖突檢測在傳輸及數據更新過程中進行，保證數據同步分發的效率的同時，當遇到數據沖突時需要及時處理，因而在系統設計中，服務器的數據沖突檢測需要實時進行。對于數據更新而言，需要構建有效途徑，實現本地分發數據與接受的更新數據相區別，以防止影響嵌入式數據庫管理的正常運行。在同步分發系統的設計過程中，安全性能保障的實現，較大程度上依賴于數據傳輸過程中的加密形式。該系統基于嵌入式數據庫運行，因此要保障用戶信息數據的安全，必須保證數據庫傳輸過程中通過日志文件進行，用時在傳輸前還要進行加密處理。另外，在包含用戶數據信息的日志文件傳輸完畢后，需要系統設計中對于其自動銷毀清除進行布置，以免同步過程中數據被盜取。即使被截取后，也能通過日志文件保護數據安全，防治數據被解析。

3.1.2 系統組成

分發系統設計包含數據上傳、分發、接受等方面，對于客戶端上的數據庫管理，用戶可通過數據庫的操作管理將日志文件捕獲并下載到本地，再通過沖突檢測對獲取的信息數據進行甄別，從而實現數據庫的更新。在同步分發的過程中，服務器除接受更新數據外，還要負責本地數據的發送，從而形成數據反饋接受回路，促進數據共享[5]。針對分發系統的作用途徑，在數據捕獲方面，日志文件作為數據傳輸中的載體，在生成過程中兼顧安全性的同時，還要按照特定格式，以便到達服務器后利用相同規則進行解析。為了提高系統運行的效率，除了保證數據沖突檢測的實時性外，在日志文件的生成過程中應不包含所傳數據的其他信息，以提高信息捕獲和文件上傳的效率。數據沖突處理方面，服務器端在發現數據沖突后，首先要對數據沖突進行分析確認，并發出數據沖突提醒。通常情況下，數據沖突的處理策略是請求取消沖突操作，這能較大程度上避免數據沖突處理復雜化，同時保證數據庫數據的一致性。另外也可以通過節點的差異性對主鍵的關鍵字進行劃分，從而降低數據沖突發生的概率。對于數據沖突的其他解決方式，還需根據沖突的類型以及嵌入式數據庫的具體實現原理來進行確認。在日志文件的下載方面，為滿足嵌入式數據庫數據共享分發的實際需要，要求日志文件發送中節點的一致性，以防止因節點差異性導致部分數據產生數據沖突或上傳失敗，導致整個日志文件提交失敗。在系統設計中，實現日志文件的實時性傳輸，保證客戶端與服務器數據傳輸的一致性，從而確保日志文件傳輸下載的穩定性，實現數據的同步分發。

3.2 系統實現

3.2.1 客戶端功能的實現

在客戶端的功能中，日志文件的上傳與下載需要嵌入式數據庫同步分發客戶端與服務器的共同參與，且需要消耗部分時間。為提高整個系統的運行效率，除在系統設計要求中對傳輸實時性要求外，在具體的連接方式與通道設計上，通過減少客戶端與服務器的連接次數，分別構建日志文件上傳與下載2條途徑，來實現運行效率的提升。客戶端的數據捕獲作為系統設計運行的基礎，在實際實現過程中，需要經過日志文件生成、上傳、發送，最終經由服務器端接受，捕獲日志文件。在實現過程中，首先要保證日志文件生成規則的規范性，另外在操作數據記錄、序號記錄等方面，需要注重規則應用與實際需要是否相適應。在數據捕獲過程中，日志文件的發送對其具有直接影響，因此在客戶端功能實現的過程中需要針對捕獲數據的實際需要對日志文件的發送進行規范，以保證系統設計功能的實現。在同步分發系統設計的過程中，日志文件的應用是為了保證嵌入式數據庫同步分發過程中的數據安全。因此在服務器端，除去數據安全保護與文件規范方面的影響，日志文件與沖突檢測的聯系更為緊密。日志文件在上傳捕獲的過程中，數據沖突檢測同時進行，相對于發送下載的同一途徑，2條途徑下的沖突檢測在檢測效率與檢測質量上更具優勢。客戶端在接收到日志文件信號后，隨即發送確認信號，回應并接受日志文件，最終將其下載，并解析更新到本地嵌入式數據庫中，隨后又將日志文件刪除，恢復循環監聽狀態。至此，客戶端的功能得到基本實現。

3.2.2 服務器端功能的實現

在同步分發系統服務端功能的實現中，通常情況下需要在進程服務上與客戶端建立1對1聯系，避免多個客戶端同時向服務器發送日志文件，導致數據沖突情況的發生。服務器端，需要接受來自客戶端的日志文件，并對這些信息進行解析檢測，檢測無異常情況后才存入到本地磁盤中。若發生異常情況，如數據沖突，則會將該日志文件舍棄，并反饋給客戶端。在服務端發送日志文件給客戶端的過程中，通常根據服務器的實際情況決定文件發送的時間，以此來保證服務器的接受效率不受影響。

4 嵌入式數據庫同步分發系統的發展方向

4.1 兼容性

在嵌入式數據庫實際應用過程中，數據庫的操作對于操作系統的要求較高，操作系統的與數據庫的差異性，對于同步分發功能的實現以及實現程度具有較大影響。因此在后續同步分發系統的設計發展過程中，要進一步提升系統的兼容性程度。不僅僅在于同步分發系統的選擇、硬件配套設施的兼容性，更要注重系統安全與效率的提升，以此滿足現階段市場發展對于嵌入式數據庫的實際需要。

4.2 服務性

同步分發系統的設計應用立足于社會發展需要，面對比傳統環境更為復雜的嵌入式環境，在實際的設計應用過程中其具體要求也隨之提高。在此背景下，推動嵌入式數據庫同步分發技術向服務化方向發展。一方面需明確該系統設計發展滿足市場需求，服務社會發展的基本定位；另一方面，在保障系統應用安全效率的前提下，縮減系統運行成本，降低系統應用門檻，能夠推動同步分發技術的發展，促進該技術向市場推廣，間接帶動相關產業的現代化發展，有深遠持久的實際意義。

5 結 論

現階段，面對嵌入式環境的復雜性，同步分發系統的設計與實現難度隨之增加。在此背景下，為滿足市場對嵌入式設備及數據庫信息處理能力的實際需要，助力信息傳遞共享，促進經濟發展，同步分發系統的設計要立足于社會發展需要，集中于現階段的技術瓶頸，展開技術突破與應用推廣，推動同步分發技術及系統設計應用的可持續發展。