【文章內容簡介】 于移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)的終端設備通常不是傳統(tǒng)的臺式計算機，而是諸如掌上電腦、 PDA、車載設備、移動電話等嵌入式設備。因此，它又被稱為嵌入式移動 數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng) 【 71 嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術 目 前己經從研究領域向更廣泛的應用領域發(fā)展，隨 著 移動通信技術的進步和人們對移動數(shù)據(jù)處理和管理需求的不斷提高，與各種智能設備緊密結合的嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術已經得到了學術界、工業(yè)界、軍事領域、 $:慶人學碩七學位論文 2嵌入式系統(tǒng)及移動數(shù)據(jù)庳 民用部門等各方面的重視。人們 將 發(fā)現(xiàn)，不久的 將 來嵌入式移動數(shù)據(jù)庫 將 無處不 在。人們希望隨時隨地存取任意數(shù)據(jù)信息的愿望終 將 成為現(xiàn)實。 嵌入式移動數(shù)據(jù)庫特性 ①嵌入式移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)特性 移動性及位罝相關性： EMDB可以在 無 線通訊單元內及單元間自中移動 ， 且 在移動的同時仍然可能保持通訊連接；此外，應用程序及數(shù)據(jù)杳詢可能是 位置 相關的。這要求移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)支持這種移動性，解決過區(qū)切換問題，并實現(xiàn) 位置 相關的處理 【 8]。 頻繁的斷接性： EMDB與固定網(wǎng)絡之間經常處于主動或被動的斷接狀態(tài)，這要求移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)屮的事務在斷接情況下仍能繼續(xù)運行，或者自動進入休眠狀態(tài)，而不會因網(wǎng)絡斷接而撤消 網(wǎng)絡條件的多樣性：在整個移動計算空間中，不同的時間和地點連網(wǎng)條件相差十分懸殊。因此，移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)應該提供充分的靈活性和適應性，提供多種 系 統(tǒng)運行方式和資源優(yōu)化方式，以適應網(wǎng)絡條件的變 化 。 網(wǎng) 絡通訊的非對稱性：上行鏈路的通訊代價與下行鏈路有很大的差異。這 要 求在移動數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)中充分考慮這種差異，采用合適的方式（如數(shù)據(jù)廣播 ） 傳遞數(shù)據(jù) 1叫。 系 統(tǒng)規(guī)模龐大：在移動計算環(huán)境下，用戶規(guī)模比常規(guī)網(wǎng)絡環(huán)境龐 大 得多，釆用普通的處理方法 將 導致移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)的效率極為低下。 資源的有限性 ： 移動設備的電源通常只能維持幾個小時；移動設備還受通訊帶寬、存儲容量、處理能力的限制。移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)必須充分考慮這些限制，在查詢優(yōu)化、事務處理、存儲管理等諸環(huán)節(jié)提高資源的利用效率 [11]。 安全性：許多應用領域的嵌入式設備是 系 統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理或處理的關鍵設備， 因此嵌入式設備上的數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)對存取權限的控制較嚴格。同時，許多嵌入式設 備 具有較高的移動性、便攜性和非 固定 的工作環(huán)境，也帶來潛在的不安全因素。 同時某些數(shù)據(jù)的個人隱私性 又 很髙，因此在防止碰撞、磁場干擾、遺失、盜竊等 對個人數(shù)據(jù)安全的威脅上需要提供充分的安全性保證。 此外，如果 系 統(tǒng)所嵌入的某種移動設備支持實時應用，則嵌入式數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)還要考慮實時處理的要求。這是因為設備的移動性，如果應用請求的處理時間過長，任務就可能在執(zhí)行完成后得到無效的邏輯結果，或有效性大大降低。因此， 處理的及時性和正確性同等重要。 上述特點使得傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫技術不能有效地支持移動數(shù)據(jù)庫，而必須 對之進行擴充和改造。一般認為 移動數(shù)據(jù)庫技術是分布式數(shù)據(jù)庫技術的繼承與發(fā)展。174。慶人學碩十學位論文 2嵌入式系統(tǒng)及移動數(shù)據(jù)痄 ②移動數(shù)據(jù)庫的關鍵技術 1) 移動數(shù)據(jù)庫復制 [】 23 傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)中的復制控制算法不能很好地適用于移動計算環(huán)境。 一個理想的移動復制機制 應 該達到以下四個目標 ： 可用性和可伸縮性：通過數(shù)據(jù)復制提供高可用性和可伸縮性，同時保持 系 統(tǒng) 的穩(wěn)定； 移動性：允許移動結點在網(wǎng)絡斷 開 連接時進行數(shù)據(jù)庫的讀寫； 可串行性：事務處理滿足單副本可串行性； 收斂性：提供一定的機制以保證 系 統(tǒng)收斂于一致性的狀態(tài)。 這四個目標決定了理想的移動數(shù)據(jù)庫復制應該是一種異步復制，即 系 統(tǒng)允許 移動主機在斷 開 連接的情況下在本地副本上執(zhí)行讀寫操作，從而造成 系 統(tǒng)短暫的不一致。重新連接時進行數(shù)據(jù)同步處理， 將 移動主機上所做的數(shù)據(jù)修改 上 傳至固定網(wǎng)絡上的主機，同時 將 固定主機副本上所做的修改下傳到移動主機，從而使 系 統(tǒng)重新達到一致性的狀態(tài)。在此過程中，必須進行沖突處理，因為 系 統(tǒng)可能同時在多個副本上對同一數(shù)據(jù)對象執(zhí)行了沖突操作。 2) 移動用戶管理及位置相關查詢 [7】 在移動數(shù)據(jù)庫中，安全因素及位背相關的查詢要求對移動用戶進行行之有效的管理。 系 統(tǒng)中每個移動用戶都有一個唯一的標識 （ ID)， 系 統(tǒng)統(tǒng)一對這些 ID 進行 管理，并根據(jù)安全性的需要進行存取權限控制。 系 統(tǒng)還應跟蹤和管理移動用戶的 當前位置，并提供位置相關的查詢機制。 3) 服務器數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)廣播 [13KM1 數(shù)據(jù)廣播是解決移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)用戶規(guī)模龐大及網(wǎng)絡通訊非對稱性等問題的一個有效方法。服務器 將 大多數(shù)用戶頻繁訪問的熱點數(shù)據(jù)以一定的方式組織起來， 主動周期性地廣播出去，這樣可以以較小的代價解決大量用戶訪問的問題。 4) 移動事務處理 移動事務通常屬于長事務，而且在事務的執(zhí)行過程中，計算平臺的移動會導致事務及相應資源的移動；此外，與普通事務相比，移動事務執(zhí)行時更容易出錯， 且要訪問更加復雜的數(shù)據(jù)資源，因此需要研究適應于移動計算環(huán)境的新的事務模型。移動事務處理中的過區(qū)切換問題以及數(shù)據(jù)一致性問題也是移動事務處理需要 著重解決的問題。 5) 移動數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化及其它技術 移動數(shù)據(jù)庫中需要 將 通訊代價、通訊時間、電源消耗等因素納入杳詢優(yōu)化的考慮因素。此外，安全性、查詢語言、查詢界面等也都是移動數(shù)據(jù)庫技術需要解決的問題。 移動數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術 蜇認人 7碩十學位論文 2嵌入式系統(tǒng)及移動數(shù)據(jù)痄 默認情況下， PDA 平臺上的數(shù)據(jù)同步化是通過使用由 開 發(fā)者編寫的一個管道 (conduit)處理的。當一個用戶按下同步按鈕時，管道軟件 (駐留在用廣 系 統(tǒng)中的 DLL 或COM 對象 )訪問 Windows CE系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫并檢索一個或更多指定的表。如果需 要的 話 ，這個操作可以使用一個 ODBC/JDBC調用插入或更新一個企業(yè)關 系 數(shù)據(jù)庫，如果沒有其他的任務的話，這個操作就相當?shù)睾唵巍? Windows CE為 Java、 COM和 C/O+開 發(fā)者提供同步開發(fā) 工 具。使應用程序能夠被Windows CE 支持并且被手提電腦支持 ， 這產生的數(shù)據(jù)庫模塊也 包 括手提電腦中的JDBC/ODBC/ADO、 Windows CE中的 ADOCE,以及同步化解決方案包括從手提電腦到服務器的 TCP/IP套接字以及從 Windows CE設備到 Conduit的 Microsoft ActiveSync。 移動數(shù)據(jù)庫的功能正變得越來越強大。這其中有許多中數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)可以使用 在多個平臺上，可以使用流行的程序設計語言如 C/C++、 Java和 Visual Basic， 以 及服務器端的數(shù)據(jù)合并和同步化。 移動數(shù)據(jù)庫產品及應用 ①移動數(shù)據(jù)庫產品 ]) Sybase SQL Anywhere/AJltralite 當前的移動數(shù)據(jù)庫市場的領頭羊 (超過 60%市場份額 )是 Sybase的 SQL Anywhere產品。這種產品的最初的版本是定位于需要同步支持服務器版本的 Sybase數(shù)據(jù)庫 （ 現(xiàn)在命名為 Adaptive Server Enterprise)的移動用戶。發(fā)展了幾年以后，這種產品已經慢慢地包括了一個微型的關 系 數(shù)據(jù)庫，通常稱為 Ultralite， 可 以 在多種 平 臺 上配置并且支持許多同步化選項。雖然 SQL Anywhere數(shù)據(jù)庫是一個功能強大的 SQL數(shù)據(jù)庫，并且包括了安全性和高端數(shù)據(jù)庫功能比如存儲過程和觸發(fā) 器，但是如果正在多個移動平臺上配置 應用程序 Ultralite更加適合。現(xiàn)在 ， Ultralite 可用于 Windows 95/98/NT、 PalmOS、 Windows CE 和 EPOC。 它的應用程序接 口 可用于 C/C++和 Java程式語言，并且這些應用程序接口在所有的支持的平臺上 保持不變。 不象其他從臺式機移植到移動設備上的關 系 數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng)那樣， Ultralite 數(shù)據(jù)庫 是特意為沒有硬盤的設備設計的，這意味著這個數(shù)據(jù)庫在存儲器使用上已達到最優(yōu)化，即使使用最小的內存也能提供最高的性能 。 SQL Anywhere 包含的另一個強大功能是MobiLink 同步技術。 MobiLink 是一個基于服務器的同步化引擎，它可以通過串行口、TCP/IP、 HTTP、 HotSync、 ScoutSync 或 ActiveSync 連接與遠程 客戶通信。使用像 MobiUnk這樣的通用同步技術可以極大地削減 開 發(fā)費用，因 為 MobiLink能夠處理高級的同步操作，比如瞬象 （ snapshot)和時間戳同 步 、主鍵維持、沖突的檢測和解決等。在服務器端，所有的 MobiUnk同步邏輯都是通過 使用后臺數(shù)據(jù)庫的 SQL的事件處理的 （ MobiLink通過 ODBC連接數(shù)據(jù)庫，所以 事實上支持所有的 SQL數(shù)據(jù)庫 )， 通過使用 Certi的SSI7TLS Plus 來支持公鑰加密功能 (使用橢圓曲線加密 系 統(tǒng)技術 )。如果在編寫應用程序前把可能發(fā)生的時 間都考慮好的話，那么 SQLAnywhere/Ultralhe組合 將 是一個極強大的移動數(shù)據(jù)庫 和同少解決方案可以滿足任何任務。 163。慶人學碩七 7位論文 2眹入式系統(tǒng)及移動數(shù)據(jù)序 2) Oracle 8i Lite 雖然 Sybase可能已經領引了移動計算技術市場空間 ， 但是不能否認 Omde在 企業(yè)數(shù)據(jù)庫世界中的重要作用《像 Sybase的相應產品一樣 ， Oracle 8i Lite產品可 用于所有主要的移動平臺 (Win3 Windows CE、 Palm OS和 EPOC)并且在某些 地方還超出了 Sybase Ultralitec8i Lite 包含完糧的與后臺 Oracle數(shù)據(jù)庫同少的能力 ； 然而 ， 這種產品并不就此止步 ， 還包括了 Windows CE和 Win32的 ODBC客廣 機和 C/0+/Java/ActiveX應用程序接口支持。這種產品的另外兩個特性也許更能 引起人家的興趣 ： Oracle Mobile Agent 和 WebToGo。 Oracle Mobile Agents最初市場定位在獨立無線中間件產品 ， 但是 1999年被收 錄入8i Lite 產品中 。 Mobile Agents是一個通信解決方案，允許 Oradc 8i Lite應用 程序通過網(wǎng)絡執(zhí)行無線同步操作，這些網(wǎng)絡有 CDPD(ATamp。T Wireless使用 )、 Mobitcx (Cingular Wireless 使用）和 DataTAC 4000/5000(Motient 使用 )。 Oracle Mobile Agents通過使用應用程序隊列處理信息。這個隊列也與運行 Oracle高 級隊 列 （ Advanced Queuing)選項的后臺 Oracle數(shù)據(jù)庫和包括 8i Lite的 AQ Lite產品整合。 WebToGo 既是數(shù)據(jù)同步又是一個應用程序部署解決方案。建立在通用網(wǎng)絡 開發(fā)技術諸如 ： Apache和 Java servlets, WebToGo 允許一個網(wǎng)絡應用程序 （ 對 于 Win32平臺 )在服務器內被存檔然后自動地、同步地配置到客戶機中。 WebToGo 通過 Java存儲過程或 JDBC支持數(shù)據(jù)庫邏輯的開發(fā)并且對于那些現(xiàn)有的使用 Java servlets構建的網(wǎng)絡應用程序來說它是一個非常強大的移動解決方案。 Oracle自己的 OracleMobile解決方案定位在只用于無線應用解決方案諸如 ： WAP、SMS 和 VoiceXML， 也已經能夠從 8i LUe那串 .吸引來不少 0光。然而，對 于那些開發(fā)工業(yè)強度的解決方案同時乂需要無線通訊的人來說 ,8i Lite是一個數(shù)據(jù) 庫、同步化、中間件和應用程序部署技術的綜合體。 3) Po 袖珍版 像 IBM(DB2 Everywhere)與微軟 (SQL Server CE)這樣的公司也開發(fā)了用亍多 種平臺的移動數(shù)據(jù)庫 系 統(tǒng) ， 這些產品的能力都非常強大 ， 使用 DB2或 SQLServer 數(shù)據(jù)庫工作的開發(fā)者也 將 很快熟悉這些數(shù)據(jù)庫產品。但除此之外，還有進軍企業(yè) 級數(shù)據(jù)庫市場的一支新軍： PointBase。重慶人， 7:碩士子位論文 2嵌入式系統(tǒng)及移動數(shù)據(jù)痄 PointBase 非常獨特，因為它是第一個經過認證的 100%純 Java 數(shù)據(jù)庫， nf 用 于任何使用的 Java2標準版虛擬機 (JVM)的平臺。在 20xx 年 6月的 JavaOne大會 上， PointBase發(fā)布了 PointBase袖珍版產品 個為 J2SE 和 J2ME環(huán)境設計 的占用資源少的 (不到 45KB )數(shù)據(jù)庫。如果目標平臺包含一個兼容 J2ME的虛擬 機，PointBase 允許部署一個 SQL數(shù)據(jù)庫應用程序。 J2ME MIDP虛擬機 H前可用 于 Win32, Palm OS, Windows CE 和摩托羅拉 IDEN 電話。 4) “小金靈”嵌入式移動數(shù)據(jù)庫 “小金靈”嵌入式移動數(shù)據(jù)庫 （ KingbaseLite)是人大金倉研制的面向掌上電 腦、 PDA、手機等移動設備，進行數(shù)據(jù)存儲管理和移動計算的數(shù)據(jù)庫產品。它在 嵌入式操作 系