【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MS 的自適應(yīng)管理[6]隨著RDBMS 復(fù)雜性增強(qiáng)以及新功能的增加,使對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員的技術(shù)需求和熟練數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員的薪水支付都在大幅度增長(zhǎng),一個(gè)DBA 必須了解磁盤分區(qū),并行查詢執(zhí)行,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自調(diào)優(yōu)和自管理工具的需求增加,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)自調(diào)優(yōu)和自管理的研究也逐漸成為熱點(diǎn).,目前的DBMS 有大量“調(diào)節(jié)按鈕”,大多數(shù)的系統(tǒng)工程師在做這樣的調(diào)整時(shí),他們?cè)诒砀裰姓业阶罱咏矍芭渲玫膮?shù),并使用那些設(shè)置.,而且DBMS ,廣大的用戶其實(shí)已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)優(yōu)方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn),諸如:動(dòng)態(tài)資源分配、,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的最終目標(biāo)是“沒(méi)有可調(diào)部分”,即所有的調(diào)整均由DBMS ,如響應(yīng)時(shí)間和吞吐率的相對(duì)重要性做出選擇。,DBMS 還需要一種能力以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)組件內(nèi)部及組件之間的故障,辨別數(shù)據(jù)沖突,偵查應(yīng)用失敗, 具有更強(qiáng)的適應(yīng)性.學(xué)術(shù)界與工業(yè)界都在努力,達(dá)到實(shí)質(zhì)意義上的“無(wú)可調(diào)部分”,即開發(fā)出無(wú)須DBA 的DBMS 是可能的. 移動(dòng)數(shù)據(jù)管理目前,蜂窩通信、無(wú)線局域網(wǎng)以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)等技術(shù)的迅速發(fā)展,越來(lái)越多的人將會(huì)擁有一臺(tái)掌上型或筆記本電腦,或者個(gè)人數(shù)字助理(PDA)甚至智能手機(jī),這些移動(dòng)計(jì)算機(jī)都將裝配無(wú)線聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,而是可以攜帶移動(dòng)計(jì)算機(jī)自由地移動(dòng),這樣的計(jì)算環(huán)境,我們稱之為移動(dòng)計(jì)算(mobile puting).研究移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中的數(shù)據(jù)管理技術(shù),已成為目前分布式數(shù)據(jù)庫(kù)研究的一個(gè)新的方向,即移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù).與基于固定網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)分布計(jì)算環(huán)境相比,移動(dòng)計(jì)算環(huán)境具有以下特點(diǎn):移動(dòng)性、頻繁斷接性、帶寬多樣性、網(wǎng)絡(luò)通信的非對(duì)稱性、移動(dòng)計(jì)算機(jī)的電源能力、,移動(dòng)計(jì)算以及它所具有的獨(dú)特特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),如分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和客戶/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),移動(dòng)用戶即使在斷接的情況下也可以繼續(xù)訪問(wèn)所需的數(shù)據(jù),從而繼續(xù)自己的工作,移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠盡可能地提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)訪問(wèn)的效率和性能.而且,它還可以充分利用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)固有的廣播能力,以較低的代價(jià)同時(shí)支持大規(guī)模的移動(dòng)用戶對(duì)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn),從而實(shí)現(xiàn)高度的可伸縮性,這是傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所難以比擬的.目前,移動(dòng)數(shù)據(jù)管理的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:,如何將移動(dòng)客戶機(jī)的數(shù)據(jù)更新同步到中央服務(wù)器上,(continuous query).持續(xù)查詢是指用戶只需向服務(wù)器提交一次查詢請(qǐng)求(在實(shí)際系統(tǒng)中經(jīng)常是以u(píng)ser profile 的形式出現(xiàn)),當(dāng)用戶查詢所涉及的信息內(nèi)容發(fā)生變化時(shí),服務(wù)器自動(dòng)將新的查詢結(jié)果發(fā)布給用戶.從根本上講,持續(xù)查詢采用的是發(fā)布/預(yù)訂(publish/subscribe)的發(fā)布方法,但這里我們需要著重關(guān)注的問(wèn)題是:因?yàn)槲覀円诒姸嗟男畔⑽募羞M(jìn)行挑選,把不同的信息發(fā)布給不同的用戶,因此如何快速、,比如持續(xù)查詢格式的組織,在移動(dòng)環(huán)境下持續(xù)查詢結(jié)果的傳送等,這些都是今后移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域在數(shù)據(jù)庫(kù)方面有待研究和解決的具體問(wèn)題.其次是移動(dòng)對(duì)象管理技術(shù)[30,31] .移動(dòng)對(duì)象/用戶是移動(dòng)計(jì)算環(huán)境下的運(yùn)行主體,因而如何實(shí)施對(duì)移動(dòng)對(duì)象/用戶的有效管理便成為這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),即移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(moving objects databases,簡(jiǎn)稱MOD)(如車輛、飛機(jī)、移動(dòng)用戶等),移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)可以回答常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)所無(wú)法回答的查詢。在民用領(lǐng)域,利用移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)輸系統(tǒng)、出租車/警員自動(dòng)派遣系統(tǒng)、,移動(dòng)對(duì)象管理主要研究問(wèn)題包括:(1) 位置的表示與建模[32] :為了對(duì)移動(dòng)對(duì)象的位置進(jìn)行行之有效的管理,移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須能夠準(zhǔn)確地獲取移動(dòng)對(duì)象的當(dāng)前位置信息(位置信息的獲取),并建立有效的位置管理模型(位置信息的表示).(2) 移動(dòng)對(duì)象索引技術(shù)[33] :在移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)中,這方面的研究還比較初步,尚待進(jìn)一步地深入.(3) 移動(dòng)對(duì)象及靜態(tài)空間對(duì)象的查詢處理:移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)中的查詢目標(biāo)分為兩種:一種是移動(dòng)對(duì)象(如汽車、移動(dòng)用戶等),另一種是靜態(tài)空間對(duì)象(如旅館、醫(yī)院等),即查詢結(jié)果依賴于移動(dòng)對(duì)象當(dāng)前位置,同一個(gè)查詢請(qǐng)求,其提交的時(shí)間、地點(diǎn)不同,(查詢某個(gè)時(shí)間段處于某個(gè)地理區(qū)域的移動(dòng)對(duì)象)、KNN 查詢(查詢離某一點(diǎn)最近的K 個(gè)移動(dòng)對(duì)象)以及連接查詢(查詢滿足條件的移動(dòng)對(duì)象組合)等.(4) 位置相關(guān)的持續(xù)查詢及環(huán)境感知的查詢處理[34] :在移動(dòng)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)中,另一類重要的查詢是位置相關(guān)的持續(xù)查詢(locationdependent continuous query,簡(jiǎn)稱LDCQ).位置相關(guān)的持續(xù)查詢是指在某個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)持續(xù)有效的查詢,在該時(shí)間區(qū)間內(nèi),由于移動(dòng)對(duì)象位置的改變,查詢的結(jié)果也在不斷變化,系統(tǒng)需要隨時(shí)將查詢結(jié)果的變化信息傳遞給查詢用戶,在高速公路上行進(jìn)的救護(hù)車可以提交一個(gè)持續(xù)查詢:“請(qǐng)?jiān)谖磥?lái)20 分鐘之內(nèi)隨時(shí)告訴我離我最近的醫(yī)院”.用戶將在未來(lái)20 分鐘的行程中不斷地收到離救護(hù)車最近的醫(yī)院的查詢結(jié)果. 微小型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)一直隨著計(jì)算的發(fā)展而不斷進(jìn)步,隨著移動(dòng)計(jì)算時(shí)代的到來(lái),[35~37],人們對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和管理要求也不斷提高,嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)越來(lái)越體現(xiàn)出其優(yōu)越性,從而被學(xué)界和業(yè)界所重視.一般說(shuō)來(lái),微小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(a smallfootprint DBMS)可以定義為:,而對(duì)于掌上設(shè)備和其他手持設(shè)備,它占用的內(nèi)存空間只有50KB :超微DBMS(picoDBMS)、微小DBMS(microDBMS)和嵌入式DBMS 3 種.? PicoDBMS 包括GnatDB 和PicoDBMS,分別占用內(nèi)存11KB 和35KB,適用于智能卡(smart card)等微小設(shè)備。? MicroDBMS 包括Sybase SQL Anywhere,IBM DB2 Everyplace 以及開放源碼DBMS ——Berkeley DB,它們占用的內(nèi)存空間通常在50KB~300KB 之間,適用于手機(jī)等設(shè)備。? 嵌入式DBMS 包括Oracle 9i Lite,Informix Cloudscape,人大“小精靈” [38] ,分別占用1MB~2MB 的內(nèi)存空間,適用于掌上電腦等設(shè)備.各種微小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分類及主要特點(diǎn)見表2 [36] .微小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)和具體應(yīng)用集成在一起,嵌入在移動(dòng)設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù),以及移動(dòng)通信技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域.隨著電子銀行、電子政府以及移動(dòng)商務(wù)應(yīng)用的增加,開始涉及一些復(fù)雜的查詢?nèi)邕B接和聚集,并且為了保證數(shù)據(jù)的一致性,提出了原子性和持久性的要求,同時(shí)對(duì)移動(dòng)設(shè)備上數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性也提出了較高的要求,為滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理需求及方便應(yīng)用的開發(fā),對(duì)移動(dòng)設(shè)備上的微小型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的需求也越來(lái)越大. Tabl e 2 Comparison of kinds of tiny databases system表2 各種微小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分類及主要特點(diǎn)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)和算法都是基于磁盤的,它需要大量的RAM 和磁盤存儲(chǔ)空間,并且使用了緩沖及異步I/O ,移動(dòng)設(shè)備大多只有很小的存儲(chǔ)空間、較低的處理速度以及很低的網(wǎng)絡(luò)帶寬,因此需要對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行裁減以適應(yīng)移動(dòng)設(shè)備的需求.移動(dòng)設(shè)備所具有的計(jì)算能力小、存儲(chǔ)資源不多、帶寬有限以及Flash 存儲(chǔ)上寫操作速度慢等特性,、RAM 的使用、讀寫規(guī)則、存取規(guī)則、,應(yīng)該考慮如下設(shè)計(jì)原則:? 壓縮性原則:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼都要精簡(jiǎn).RAM 原則:最小化RAM 的使用.寫原則:最小化寫操作以減少寫代價(jià).讀原則:充分利用快速讀操作.存取原則:利用低粒度和穩(wěn)定內(nèi)存的直接訪問(wèn)能力進(jìn)行讀和寫.安全原則:保護(hù)數(shù)據(jù)不受意外和惡意破壞,最小化算法的復(fù)雜性以避免安全漏洞.微小型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)目前已經(jīng)從研究領(lǐng)域向廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展,緊密結(jié)合各種智能設(shè)備的嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、軍事領(lǐng)域和民用部門等各方面的重視并不斷實(shí)用化. 數(shù)據(jù)庫(kù)用戶界面一直以來(lái),對(duì)于一個(gè)DBMS 給定的信息類型, 世紀(jì)80 年代時(shí),人們提出了少數(shù)優(yōu)秀的可視化系統(tǒng),尤其是QBE 和Visi Cal 年來(lái)至今仍沒(méi)有更優(yōu)秀的系統(tǒng)出現(xiàn),因此人們迫切需要在這方面有所創(chuàng)新[6] .XML 數(shù)據(jù)的出現(xiàn)使人們提出了新的查詢語(yǔ)言XQuery,普通用戶使用這樣的語(yǔ)言還是有一定難度的.隨著數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用及信息檢索系統(tǒng)的廣泛普及,(NLIDB)(而不是人工語(yǔ)言或機(jī)器語(yǔ)言)的方式向數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)問(wèn)以獲得所需的信息, 世紀(jì)七八十年代就開始了這方面的大量研究工作,并研制了若干數(shù)據(jù)庫(kù)自然語(yǔ)言界面系統(tǒng).數(shù)據(jù)庫(kù)界面的研究在我國(guó)一直未引起足夠的重視, [39,40],計(jì)算機(jī)的漢語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別已初步達(dá)到實(shí)用的階段,中文語(yǔ)言查詢界面若與漢音識(shí)別成龍配套,前景將十分誘人.4 結(jié)束語(yǔ)本文從目前數(shù)據(jù)庫(kù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題出發(fā), 年中,數(shù)據(jù)庫(kù)研究工作集中在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開發(fā)的核心領(lǐng)域上,就會(huì)使數(shù)據(jù)庫(kù)研究局限于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用上, 為例,從2000 年開始為非核心數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)類文章分配了更多的配額,以鼓勵(lì)對(duì)與信息管理相關(guān)的挑戰(zhàn)性問(wèn)題的研究.在眾多新技術(shù)應(yīng)用中,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)研究最具影響力,推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)研究進(jìn)入新紀(jì)元的無(wú)疑將是Internet ,在Internet 環(huán)境中,一些數(shù)據(jù)管理的基本假設(shè)不再成立,新問(wèn)題的出現(xiàn)需要我們開拓思路,尋求創(chuàng)新性的技術(shù)突破.最后,一個(gè)值得數(shù)據(jù)庫(kù)研究界注意的問(wèn)題是:目前各大數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)議和期刊非常重視論文的嚴(yán)謹(jǐn)性和完整性.這使得研究者在證明其思想的合理性上花費(fèi)過(guò)多的精力(如大量的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)工作比較等),其導(dǎo)致的一個(gè)潛在問(wèn)題是:一些大膽的或冒險(xiǎn)的啟發(fā)性研究工作可能因?yàn)槿狈?yán)謹(jǐn)?shù)淖C明,一些資深的數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)者于2001 舉辦了首屆“創(chuàng)新數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究大會(huì)(Conference on Innovative Data SystemsResearch,簡(jiǎn)稱CIDR [41] ) ”,其目的就是鼓勵(lì)人們發(fā)表一些前瞻性成果,而不用拘泥于結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、性能模擬和原型實(shí)現(xiàn)等細(xì)節(jié).Jim Gray 在SIGMOD2004 年會(huì)的主題發(fā)言[42]中提到,.需要說(shuō)明的是,目前數(shù)據(jù)庫(kù)的研究范圍已極其廣泛,限于篇幅,有很多方向如文本挖掘、數(shù)字圖書館、量子計(jì)算的生物信息等本文未有論及,但并不說(shuō)明它們不重要.References: [1] Bernstein P, Dayal U, DeWitt DJ, Gawlick D, Gray J, Jarke M, Lindsay BG, Lockemann PC, Maier D, Neuhold EJ, Reuter A,Rowe LA, Schek H, Schmidt JW, Schrefl M, Stonebraker ML. Future directions in DBMS research ——The laguna beachparticipants. SIGMOD Record, 1989,18(1):17~26.[2] Silberschatz A, Stonebraker M, Ullman JD. Database systems: Achievements and opportunities. CACM, 1991,34(10):110~120.[3] Silberschatz A, Stonebraker M, Ullman JD. Database research, a