【正文】 傳感器網(wǎng)絡(luò)中必須考慮站點(diǎn)或者傳輸失敗的情況.(6) 傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)必須利用系統(tǒng)中的所有傳感器,而且可以像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)那樣方便、簡(jiǎn)潔地管理傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。第2 種方法適用于一個(gè)芯片上的傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器節(jié)點(diǎn)的處理能力和緩沖空間是受限制的:在產(chǎn)生數(shù)據(jù)項(xiàng)的同時(shí)就對(duì)其進(jìn)行處理以節(jié)省空間,在傳感器節(jié)點(diǎn)上沒(méi)有復(fù)雜的處理過(guò)程,傳感器節(jié)點(diǎn)上不存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。還可以在汽車等運(yùn)輸工具中安裝傳感器,從而掌握其位置信息。在事務(wù)運(yùn)行過(guò)程中,采用“日志”記錄事務(wù)的運(yùn)行狀態(tài),以便發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì) 1 泛數(shù)據(jù)研究2 國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)研究界動(dòng)態(tài)3 主流技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 信息集成 數(shù)據(jù)流管理 傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) XML 數(shù)據(jù)管理 網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理 DBMS 的自適應(yīng)管理 移動(dòng)數(shù)據(jù)管理 微小型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)用戶界面1 泛數(shù)據(jù)研究的時(shí)代數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在,在不到半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,形成了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)、成熟的商業(yè)產(chǎn)品和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,吸引了越來(lái)越多的研究者加入,人們提出了豐富多樣的數(shù)據(jù)模型(層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?、半結(jié)構(gòu)化模型等),同時(shí)也提出了眾多新的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)(XML 數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)流管理、Web 數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)挖掘等).回顧數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展之初, Codd 博士(19232003)提出的關(guān)系模型充分考慮了企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題出發(fā),恐怕難以找到第2 個(gè)像關(guān)系模型這樣,概念如此簡(jiǎn)單,但卻能帶來(lái)如此巨大市場(chǎng)價(jià)值的技術(shù).關(guān)系模型在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論基本成熟后,各大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和各大公司在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBMS)的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)愈來(lái)愈復(fù)雜,又有愈來(lái)愈多的用戶共享數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下,如何保障數(shù)據(jù)的完整性、安全性、并發(fā)性以及故障恢復(fù)的能力, Gray 在解決這些重大技術(shù)問(wèn)題,使RDBMS 成熟并順利進(jìn)入市場(chǎng)的過(guò)程中,解決上述問(wèn)題的主要技術(shù)手段和方法是:把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作劃分為“事務(wù)”的基本單位,一個(gè)事務(wù)要么全做,要么全不做(即llornothing 原則)。用戶在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出操作請(qǐng)求時(shí),需要對(duì)有關(guān)的不同數(shù)據(jù)“加鎖”,防止不同用戶的操作之間互相干擾。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何更新都采用“兩階段提交”“事務(wù)處理技術(shù)”. Codd 和Jim Gray 在關(guān)系模型和事務(wù)處理技術(shù)上的創(chuàng)造性思維和開(kāi)拓性工作,使他們成為這一領(lǐng)域公認(rèn)的權(quán)威,并于分別于1981 年和1998 年成為圖靈獎(jiǎng)獲得者.在成熟的關(guān)系DBMS 產(chǎn)品行銷于世之后,數(shù)據(jù)庫(kù)的研究困惑于如下的問(wèn)題:DBMS 本身的研究是不是已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題了?新的處理要求在哪里?旗幟鮮明地提出這一思考的是VLDB2000 會(huì)議,會(huì)議的主題是“Broadeningthe Database Field”,會(huì)議的論文設(shè)置也截然分為兩類,即“core database technology”和“information systemsinfrastructures”,體現(xiàn)了在對(duì)傳統(tǒng)問(wèn)題關(guān)注的同時(shí), ,在Web 大背景下的各種數(shù)據(jù)管理問(wèn)題成為人們關(guān)注的熱點(diǎn),我們不妨把它籠統(tǒng)地稱為“泛數(shù)據(jù)”研究.所謂“泛數(shù)據(jù)” 時(shí)代的到來(lái)帶給人們的新問(wèn)題.“泛數(shù)據(jù)”研究“泛”在兩個(gè)方面:Xdata: XML data (XML Databases), streaming data (Streaming Databases),…Xputing: grid puting (Grid Databases), sensor network (Sensor atabases), P2P puting (P2Pdatabases), ubiquitous/pervasive puting Ubiquitous/Pervasive Databases),…目前,“泛數(shù)據(jù)”研究的根本問(wèn)題是它能否產(chǎn)生與關(guān)系模型和事務(wù)處理技術(shù)比肩的成果.“泛數(shù)據(jù)”深層次的問(wèn)題何在?“泛數(shù)據(jù)”對(duì)現(xiàn)有DBMS 體系結(jié)構(gòu)變革的需要在哪里?這一切需要我們深思熟慮,是研究數(shù)據(jù)庫(kù)所不能回避的.本文基于這一想法,結(jié)合國(guó)際相關(guān)會(huì)議的情況, 本文討論目前數(shù)據(jù)庫(kù)研究領(lǐng)域中最熱門的幾個(gè)研究方向的發(fā)展現(xiàn)狀、,觀點(diǎn)也可能存在偏頗之處,但我們相信分析和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的工作,對(duì)促進(jìn)中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究和應(yīng)用水平的提高具有重要的意義.2 國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)研究界動(dòng)態(tài)每隔幾年,國(guó)際上一些資深的數(shù)據(jù)庫(kù)專家就會(huì)聚集一堂,探討數(shù)據(jù)庫(kù)的研究現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和未來(lái)需要關(guān)注的新的技術(shù)焦點(diǎn),其中包括:1989 年在Laguna Beach,Calif. [1] ,1990 年和1995 年在Palo Alto,Calif. [2,3] , “Lagunita”,1996 年在Cambridge,Mass. [4]和1998 年在Asilomar,Calif. [5]的研討會(huì),2003 年的聚會(huì)在Lowell,Mass. [6]舉行,共有25 ,有著不同的研究興趣,學(xué)者們就數(shù)據(jù)庫(kù)研究的現(xiàn)狀和將來(lái)的走向展開(kāi)了深入的討論,提出了一些重要的觀點(diǎn).與會(huì)的學(xué)者集中討論了信息的存儲(chǔ)、組織、技術(shù)趨勢(shì)、,每個(gè)人都意識(shí)到Internet,Web,另一個(gè)巨大的信息源即將到來(lái),.伴隨新的制約與機(jī)會(huì),Internet 是目前主要的驅(qū)動(dòng)力,特別是在支持“跨企業(yè)”,應(yīng)用都是企業(yè)內(nèi)部的,大部分企業(yè)感興趣的是如何與供應(yīng)商和客戶進(jìn)行更密切的交流,.越來(lái)越重要的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是自然科學(xué),特別是物理科學(xué)、生物科學(xué)、保健科學(xué)和工程領(lǐng)域,這些領(lǐng)域產(chǎn)生了大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)集,它們也需要對(duì)數(shù)據(jù)分析器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管道進(jìn)行管理,需要對(duì)有序數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢(如時(shí)間序列、圖像分析、網(wǎng)格計(jì)算和地理信息),需要世界范圍內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)格的集成.除了在信息管理領(lǐng)域我們遇到的這些挑戰(zhàn)之外,在傳統(tǒng)的DBMS 相關(guān)的問(wèn)題上,諸如數(shù)據(jù)模型、訪問(wèn)方法、查詢處理代數(shù)、并發(fā)控制、恢復(fù)、查詢語(yǔ)言和DBMS ,磁盤和RAM 容量的不斷變大,但是它們不像前者發(fā)展得那樣快,處理器cache 的規(guī)模和層次的提高,也要求DBMS 算法能夠適應(yīng)cache .,在過(guò)去的幾十年里, 搜索引擎導(dǎo)致了信息檢索的商品化,并需要和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢技術(shù)集成.許多人工智能領(lǐng)域的研究成果也和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)融合起來(lái),這些新的技術(shù)使得我們可以處理語(yǔ)音、自然語(yǔ)言,進(jìn)行不確定性推理和機(jī)器學(xué)習(xí)等.Lowell 報(bào)告[6]認(rèn)為,我們注意到了許多新的應(yīng)用,這些都要求一個(gè)和現(xiàn)今我們所擁有的完全不同的信息管理架構(gòu),并需重新考慮信息存儲(chǔ)、組織、管理和訪問(wèn)等方面的問(wèn)題.3 主流技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在這一部分中,我們從信息集成、數(shù)據(jù)流管理、傳感器數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與XML 數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理、DBMS 自適應(yīng)管理、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、微小型數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)用戶界面等方面分別討論目前數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域研究方向的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的問(wèn)題和未來(lái)趨勢(shì). 信息集成信息系統(tǒng)集成技術(shù)已經(jīng)歷了20 多年的發(fā)展過(guò)程,研究者已提出了很多信息集成的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方案, 的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)迅速成為一種重要的信息傳播和交換的手段,尤其是在Web 上, 上的有用數(shù)據(jù)并加以綜合利用,即構(gòu)建Web 信息集成系統(tǒng),成為一個(gè)引起廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域.信息集成系統(tǒng)的方法可以分為[7] :數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方法和Wrapper/Mediator 方法.在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方法中,各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)按照需要的全局模式從各數(shù)據(jù)源抽取并轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)抽取和轉(zhuǎn)化要復(fù)雜得多,數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的方法存在諸多不便.目前比較流行的建立信息集成系統(tǒng)的方法是Wrapper/Mediator 方法[8,9] .該方法并不將各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集中存放,而是通過(guò)Wrapper/Mediator (mediatedschema) [10] .信息集成系統(tǒng)通過(guò)中介模式將各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成起來(lái),而數(shù)據(jù)仍存儲(chǔ)在局部數(shù)據(jù)源中,通過(guò)各數(shù)據(jù)源的包裝器(wrapper),不必知道每個(gè)數(shù)據(jù)源的特點(diǎn),中介器(mediator)將基于中介模式的查詢轉(zhuǎn)換為基于各局部數(shù)據(jù)源的模式查詢,它的查詢執(zhí)行引擎再通過(guò)各數(shù)據(jù)源的包裝器將結(jié)果抽取出來(lái),由于各個(gè)數(shù)據(jù)源的包裝器是要分別建立的,因此,Web ,如何快速、高效地為Web 數(shù)據(jù)源建立包裝器成為人們研究的熱點(diǎn)[11~14] .不過(guò),這種框架結(jié)構(gòu)正受到來(lái)自3 個(gè)方面的挑戰(zhàn)[6] .第1 個(gè)挑戰(zhàn)是如何支持異構(gòu)數(shù)據(jù)源之間的互操作性(interoperability).信息集成必須在多至數(shù)百萬(wàn)的信息源上穿梭進(jìn)行,這些數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)模型、模式、,其中最早的報(bào)告針對(duì)這個(gè)問(wèn)題做了廣泛的討論[1] .然而,(例如工資,一種以歐元計(jì)算,而另一種以美元計(jì)算),不同的語(yǔ)義解釋(也以工資為例,一種僅指檔案工資,而另一種是指包含了各種津貼的總收入),對(duì)于相同的事務(wù)還會(huì)有不同的名字(對(duì)同一個(gè)人,可能一種用的是筆名,而另一種用的是原名,例如魯迅和周樹(shù)人).,.(localasview),目前已有一些研究成果,(globalasview).第三個(gè)挑戰(zhàn)是當(dāng)數(shù)據(jù)源的查詢能力受限時(shí),如何處理查詢和進(jìn)行優(yōu)化?例, 數(shù)據(jù)源可以被看作是提供書的信息的數(shù)據(jù)庫(kù),但是,我們只能填寫Web ,所以這些數(shù)據(jù)必須留在源端,如何生成查詢計(jì)劃和優(yōu)化查詢的研究工作正在展開(kāi)[15~17] .這里我們給出信息集成中一些需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題.其一,一種數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用需求正在顯現(xiàn),它要求支持共享分布的、基于站點(diǎn)(site),每個(gè)站點(diǎn)既是中間件,[9,10] .其二,更多的研究者正在注意如何利用清潔的數(shù)據(jù)(cleansing data)來(lái)處理數(shù)據(jù)源的異構(gòu)性[6] .一個(gè)特殊的問(wèn)題稱為“data linkage”,“中科院”和“中國(guó)科學(xué)院”,或者“中國(guó)北京”和“北京”.不同的表示可能源于排版錯(cuò)誤、拼寫錯(cuò)誤、 頁(yè)面上自動(dòng)抽取無(wú)結(jié)構(gòu)或者半結(jié)構(gòu)化文檔時(shí),這個(gè)問(wèn)題變得特別尖銳.對(duì)多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成,.其三,XML ,正如前面提到的那樣,這些數(shù)據(jù)源能夠動(dòng)態(tài)地來(lái)往,這一點(diǎn)也打破了傳統(tǒng)的信息集成范疇.從體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā),信息集成技術(shù)經(jīng)歷了如下3 個(gè)發(fā)展階段[7] :單個(gè)的聯(lián)邦系統(tǒng)、基于組件的分布式集成系統(tǒng)和基于Web Ser vi ces 的迅速普及和廣泛應(yīng)用對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響,桌面應(yīng)用正在向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用轉(zhuǎn)移,從網(wǎng)上獲得的不僅是信息,還包括程序和交互式應(yīng)用(即服務(wù)),操作界面將在瀏覽器層面上得到統(tǒng)一,兼容性由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)(如SOAP,UDDI 和WSDL 等).在Web Ser vi ces的框架下,使用一組Web Ser vi ces 協(xié)議, Ser vi ce,然后使用WSDL ,集成端首先向注冊(cè)中心發(fā)送查找請(qǐng)求,收集并選擇合適的數(shù)據(jù)源,然后通過(guò)SOAP ,具有完好封裝、松散耦合、,基于Web Ser vi ces 的信息集成方案是構(gòu)建Web 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)較為理想的體系結(jié)構(gòu). 數(shù)據(jù)流管理測(cè)量和監(jiān)控復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的現(xiàn)象,如遠(yuǎn)程通信、Web 應(yīng)用、金融事務(wù)、大氣情況等,產(chǎn)生了大量、系統(tǒng)、算法、,包括新的流操作、SQL 擴(kuò)展、查詢優(yōu)化方法、操作調(diào)度(operator scheduling)技術(shù)等[6] ..Tabl e 1 Comparison of database and data stream表1 數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比Data stream DatabaseModel Tuple sequence