嵌入式实时数据库技术研究

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  【摘要】选择BeIke1eyDB,分析了它的分布式功能接口,研究了其实现机制,并针对其功能扩展设计了分布式传输层接口。以嵌入式分布式银行数据库系统的设计与开发作为实例,深入剖析、研究并阐述了嵌入式分布式数据库的实际应用。
  【关键词】嵌入式数据库;分布式数据库;分布式事务
  中图分类号:G250文献标识码: A 文章编号:
  一、引言
  嵌入式数据库不需要数据库驱动程序,直接将数据库的库文件链接到应用程序中。应用程序通过API访问数据库,而不是TCP/IP.因此,嵌入式数据库的部署是与应用程序在一起的。比如常见的版本控制器SubVersion,它所用的嵌入式数据库就是跟应用程序放在一起的。
  二、分布式数据库事务
  处理机制一个分布式事务是为了实现特定的业务功能,而访问数据库的一个最小逻辑工作单位,是一个操作序列。在分布式应用中,一个分布式的事务即全局事务,通常由一个主事务和在不同节点的子事务组成。
  在多线程服务器的编程环境中,为了保证对象的一致性,对象上的操作仍然需要原子操作,通过互斥机制例如muteX变量(即互斥变量,设计一个全局变量作访问标一记,使资源独占访问)可以实现这一点。通过服务器操作的同步加强客户协同,客户可以将服务器作为一种共享资源的设施来使用。上述同步访问对象的机制提供了大多数应用中所需要的东西避免了线程相互干扰。
  二、Berkeley DB
  Berkeley DB为许多编程语言提供了实用的API接口,包括c、c++、java、python和PHP等。所有同数据库相关的操作都由Berkeley DB函数库负责统一完成。这样无论是系统中的多个进程,或者是相同进程中的多个线程,都可以在同一时间调用访问数据库的函数。
  而底层的数据加锁、事务日志和存储管理等都在Berkeley DB函数库中实现。它们对应用程序来讲是完全透明的。如果想在资源受限的嵌入式系统上进行数据库管理,Berkeley DB可能就是惟一正确的选择。
  三、分布式银行数据库系统传输层接口的设计
  传输层是银行数据库系统中最为重要,最为关键的一层,是唯一可以负责系统总体的数据传输和数据控制的一个系统层面,系统传输层提供银行各个分支机构和中心服务器的端到端的交换数据信息机制,并为相应的上层和下层提供可靠的银行分支机构的目的站点信息,如图1所示。
  
  图1银行数据库系统传输层体系结构示意图
  在基于Berkeley DB分布式银行数据库系统传输层接口设计过程中,其系统在网络中的传输层上主要包括若干相互连接的银行数据库系统分支机构和中心服务器,且系统中的每一分支机构都与中心服务器相连接,分支机构之间可以相互进行通信,同时由分支机构所统计的款项等业务数据信息都通过传输层流向中心服务器进行数据统计,因此传输层接口的设计在此银行数据库系统中占有重要地位。
  为了实现分布式的网络功能,主要设计成网络服务,以服务进程的方式实现。总体的流程如图2所示。
  
  图2设计总体流程
  同时为了能够缓冲网络操作管理环节当中所采集得到的海量数据信息,使用消息队列机制的模式,父进程把采集得到的数据信息先写入到相应的消息队列中。然后子进程能够从相应的消息队列中读取得到数据信息写入到数据库中。
  运用以上的方法是以具体时间点作为单位而命名数据库,存储放置在相应时间范围内的数据信息。可是因为路由器偶然会出现数据信息滞留的现象,如果根据上述的存储模式方法将可能会存入到对应时间点的数据库,从而会使得存储数据信息出现失真的现象,并不能够作为网络此时刻的真实反馈。为了能够顺利有效地解决这一种现象,当每一次打开两个数据库进行操作时,即在打开当前时间点的相应数据库的同时又打开前一个时间点的相应数据库。当收到相应的数据包时,依据数据包中相应的Netflow/sFlow流到达路由器的具体时间点来判断辨识到哪一个数据库。因为上述的两个具体原因中,数据库系统中会存在着多个子进程进行写入数据库的操作,假设不能够实行一定的相应措施则很容易就会发生一系列的实际问题。
  嵌入式实时数据库的证券市场发展的基础。在我国,移动用户是最有潜力的消费群体,所以另一个对证券的远程服务的移动开发和网络服务商将有巨大的市场潜力,而且可以促进移动电子商务的发展。证券商可以使客户实时查询,为自己的账户交易在不同的地方,方便,节省时间,降低成本,安全可靠,灵活。客户可以在任何时间,任何地点进行交易,证券经营机构柜台节省时间。商业或享受方便的旅行,可以快速服务。
  实现海量数据存储网络操作管理的重要前提基础应当是数据信息的采集操作,全面系统与实时有效地采集到相应的全部数据信息,然后对于数据信息实现分类集中汇总,进而可以促使网络操作管理软件的具体操作实现,包括了网络实际性能的数据实时监测、系统实际性能的数据实时监测、实践应用性能的数据实时监测、SLA服务质量标准规范化管理、故障分析预警处理、DOS攻击来源定位、病毒位置扫描、数据统计分析报告、网络操作容量变化趋势分析、系统操作管理和特殊维护等各方面的功能。因为Berkeley DB中的单个数据库相应容量只有256TB,然而网络操作管理的数据信息相当的庞大,为了能够扩大其充分存储空间容量,使用了多个数据库的处理方法。数据库名是以具体的24小时制的方式进行命名的,用于存储放置这小时里面能够采集得到的数据信息。
  四、系统应用的综合测试系统
  应用的综合测试主要体现嵌入式分布式银行数据库系统在应用及推广过程中必须考虑的若干因素,在不会影响系统整体性能及资源配置的前提条件下,需尽量提高该系统的各项指标,从而是系统得以极大推广。
  (1)系统配置。系统的资源管理部件主要是用于统一配置整个数据库系统中的有效资源,数据库打开之前,系统的全部配置操作都必需完成。
  (2)支持語言。作为系统中的数据库操作标准,图2设计总体流程不仅需要存在众所周知的SQL结构化检索标准,同时也必须存在使用于嵌入式环境下的C/C++标准接口模型。
  (3)适用平台。系统的嵌入式性质使得数据库系统的多平台支持成为一项重要的性能指标要求。
  (4)系统的易操作性。系统实现后是否具有易操作性、交互操作是否友好是该系统得以推广的重要考虑因素,因此必须对系统进行易用性测试。
  嵌入式实时数据库在教育领域有着广阔的应用前景。教育的信息化在未来的教育发展中将发挥日益重要的作用,因为及时准确的信息有利于协调网上远程录取、学籍管理、毕业生数据库管理和上报等工作的展开,有利于降低教育经费,节约资金等。
  在招生考试与录取制度,由省考试局和各大学录取系统相结合的远程招生,使整个招生工作是调度系统的费用由教育部控制。学籍管理环节,各高校可以通过代码进入管理界面,学生教育部数据到数据库中,大大提高了工作效率和信息的时效性,有利于整个教育资源控制。在毕业校验数据链路,网络将研究生教育部省级数据的审核,然后上传教育部网站。极大的提高了数据的准确性和效率检查毕业。
  五、结语
  实时数据库技术的许多特性都与信息时代的不断进步的需求相吻合,有着广阔的发展空间。实时数据库技术配合GPS技术,可以用于智能交通管理、大宗货物运输管理和消防现场作业等。实时数据库技术还在零售业、制造业、金融业、医疗卫生等领域展现了广阔的应用前景。随着移动计算、实时数据库和无线数据通信等相关技术迅猛发展,实时数据库将成为信息社会的重要支柱。随着现代信息化的深入,计算机应用深入到生活中的每一个角落,同时由于计算机网络的普及,催生了一系列新的应用与技术,如3G等通信的广泛应用,对于Internet的数据通信、数据共享以及高数据处理能力的广泛需求,嵌入式系统数据库技术的分布式研究与应用己经变得不可或缺。
  参考文献:
  [1]白春礼.分布式数据库系统及其应用[M].北京:科学出版社,2013.
  [2]刘志峰.分布事务监控器的恢复处理研究[D].北京:中国科学院研究生院软件研究所,2013.
  [3]郑振嵋.分布式数据库[M].北京:科学出版社,2011.
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