嵌入式移动数据库从研究走向应用

李安渝、林立杰、张孝、王建华、肖震

　　编者按：嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，紧密结合各种智能设备的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视，不断实用化。下文就对此技术做了详细介绍……

　　嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，各种嵌入式移动数据库产品纷纷涌现。尤其是对移动数据处理和管理需求的不断提高，紧密结合各种智能设备的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的重视，不断实用化。

什么是嵌入式移动数据库

　　从数据库技术的发展过程来看，计算环境和数据库技术基本保持着一种同步发展的态势，互相影响、互相促进。移动计算的概念是对“任何时间、任何地点的立即通讯”的扩展。在分布式计算的基础上，计算环境进一步扩展为包含各种移动设备、具有无线通信能力的服务网络，构成了一个新的计算环境，即移动计算环境。

　　相应地，数据库系统先后出现了集中式数据库系统、分布式数据库系统、B/A/S多层结构的数据库系统、嵌入式数据库和移动数据库。当然，这些系统也可以共存在同一个计算环境中。

　　一般说来，嵌入式移动数据库可以从系统的体系结构方面来定义：嵌入式移动数据库系统是支持移动计算或某种特定计算模式的数据库管理系统，数据库系统与操作系统、具体应用集成在一起，运行在各种智能型嵌入设备或移动设备上。其中，嵌入在移动设备上的数据库系统由于涉及数据库技术、分布式计算技术，以及移动通讯技术等多个学科领域，目前已经成为一个十分活跃的研究和应用领域——嵌入式移动数据库或简称为移动数据库（EMDBS）。

嵌入式移动数据库的关键技术

　　由于移动设备的资源限制，它一般和应用系统集成在一起，作为整个应用系统的前端而存在，而它所管理的数据集可能是后端服务器中数据集的子集或子集的副本。嵌入式移动数据库系统必须完善解决下面各项关键问题中的技术：

　　·备份恢复：嵌入式数据库的备份和恢复与大型DBMS管理数据库不同，不能简单以独立的服务或类似形式进行，而要按照某种简化方式完成。

　　·复制与同步：嵌入式数据库一般采用某种数据复制模式（上载、下载或混合方式）与服务器数据库进行映射，满足人们在任意地点、任意时刻访问任意数据的需求。由于存在数据复制，则在系统中各个应用前端和后端服务器之间可能需要各种必要的同步控制过程，甚至某些或全部应用前端、中间也要进行数据同步。

　　·事务处理：嵌入式数据库系统中的事务处理在前端可以简单化，但在整个应用系统中可能需要结合移动计算环境的特征进行事务处理控制。

　　·安全性：许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制较严格。同时，许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境，也带来潜在的不安全因素。同时，某些数据的个人隐私性又很高，因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上需要提供充分的安全性保证。

　　·系统快速启动：嵌入/移动设备的系统可靠性和可用性相对于固定主机而言一般相对偏低，因此发生系统故障的概率可能大大提高。因此，在这样的计算环境或计算平台上必须保证系统在发生不可软件纠错的情况下能够通过硬件进行系统的快速启动。

　　此外，如果系统所嵌入的某种移动设备支持实时应用，则嵌入式数据库系统还要考虑实时处理的要求。这是因为设备的移动性，如果应用请求的处理时间过长，任务就可能在执行完成后得到无效的逻辑结果，或有效性大大降低。因此，处理的及时性和正确性同等重要。

无处不在的特点

　　由于计算环境的变化，嵌入式移动数据库极为引人注目的特征就是：无处不在。目前移动计算环境或普遍化计算环境包括几种不同的模式，主要是：

　　* 智能计算设备+无线网络。通过无线网络，智能计算设备可以随时进入MCE主网络。

　　* 智能计算设备+调制解调器+电话网络。在不同地点，将调制解调器和附近的电话相连接，通过电话网进入MCE主网络。

　　* 移动用户+传统工作站+传统有线网络。移动用户在不同场地使用静态计算机获得MCE的服务。

　　MCE中使用的移动设备种类繁多，同时通信领域的技术不断发展，像蓝牙计划等，因此各种移动设备都具有一定的智能特征。智能设备可以是PC机、膝上电脑、笔记本电脑、手持计算机、个人数字助理PDA掌上计算机、车载计算机或具有信息/数据处理能力的设备（如智能传感器、智能卡等），以及新型的双向寻呼机和智能电话等。在这样的计算环境中，只要用户或应用需要在智能计算设备上进行一定数量或较复杂的数据处理和管理，那么设备上就需要嵌入数据库。

　　这一特点将随应用的不断扩大而更加突出。在某种意义上讲，嵌入式移动数据库技术将使得数据库技术更为客户化（可定制）和平民化，嵌入式移动数据库将成为“无处不在的数据库”。

嵌入式移动数据库的实现技术

　　虽然移动设备的资源存在各种限制，但系统硬件提供的计算能力在不断提高，在实现嵌入式移动数据库系统或数据库管理器的过程中将涉及以下一些技术：

　　1. 内核微小化。只有充分小的内核系统才能够充分适应硬件的能力。

　　2. 接口简明实用。EMDBMS和应用一体，必需提供支持应用开发的接口。

　　3. JAVA技术。目前在很多智能手机上有基于Java的开发应用，应该考虑Java或类似支持。

　　4. 有效的系统处理优化。在硬件存在较强限制的情况下，EDBMS必需实现某些查询优化技术，如使用简单索引等。

　　从目前嵌入式应用的发展趋势来看，EDBMS的实现必须充分体现系统的可定制性，即：系统选择的技术路线要面向具体的行业应用，不能走“大而全”的通用的路线。

摘自　中国计算机报