嵌入式EMD研究

張朝鑫 陳 睿

（1.昭通學院 信息科學與技術學院，云南 昭通 657000；2.昭通師范高等專科學校附屬中學，云南 昭通 657000）

0 引言

EMD（Embedded Mobile Database）即嵌入式移動數據庫，它建立在計算環境不斷更迭的今天。不管是以前的集中式計算，還是后來的分布計算甚至網絡計算，都是為了減小計算機的壓力完成復雜的計算任務；如今高性能計算機發展迅速、基于中心計算機而簡化客戶端的MCE（Mobile Computing Environment）計算環境強勁發展。嵌入式技術為移動數據系統發展提供了更大的發展空間。

EMD通常在應用在很多便攜式設備上，如：車載設備的E路航、智能手機、掌上電腦、衛星導航等設備中。這些設備通常情況下均要以分布在不同地域下的數據庫做為支撐，而客戶端又是比較輕便、簡單的設備其資源有限，所以良好設計與簡練的程序顯得很重要；在良好的數據庫支撐平臺又是發揮其功能的重中之重。

1 EMD的建立基礎——移動計算

由于客戶端的簡化使得大量的數據計算、查詢等都要在遠端服務器上執行。新興的移動計算技術，實現了在沒有與物理的計算硬件實體設備相連情況下，上傳計算、查詢的關鍵字，然后將結果發送至客戶端。與傳統的B/S模式比較，最大的優點是分擔了中央服務器的計算壓力而使得計算能力大大提高，而運用也變得靈活方便。

現如今移動計算的應用已經擴展開來，與MCE網絡相連的主要方式有3種；第1種為智能化的設備“智能手機、掌上電腦等”通過Wifi連接，第2種是通過“Modem”加上電話網絡進入MCE的方式，但這樣的方式成本高昂、效率低下，第3種是傳統工作站加上有線網進入MCE，主要通過計算機靜態使用MCE，這種方式高效、成本最低但有一定的使用局限。而我們的產品現在集成了幾種方式，使得類似的產品快速發展。

2 EMD的工作原理及模型建立

大家所常見的智能手機作為MC（Mobile Client），其工作原理如下：每當MC發出查詢或訪問請求S1時，MC首先在本地數據庫或工作數據庫子集的查詢，當滿足select要求時直接將結果傳回給MC。作為支撐查詢等操作的子集數據庫EMD必須與MC保持正常的連接狀態；如果處于斷網狀態則以查詢本機（本地），另外的一種方式為不執行任何操作，表現形式為無連接響應。其主要的工作模型如圖1所示：

圖1

圖中移動支持結點MSS(Mobile Support Station)，要求必須支持無線、有線網絡的方式使其完成控制EMDB與DBSVR數據交換的操作。LS(Looation Server)位置服務器，位置服務又稱定位服務，LS是一種由移動通信網絡通過定位獲得終端的位置信息，提供給用戶或通信系統的；常見的地圖、GPS導航等業務就是以高科技的衛星通信技術結合的產物。

3 嵌入式移動數據庫系統

數據庫技術全面發展的今天，在數據量、查詢手段、查詢方式都多樣化的現況；為什么相對功能略弱的移動數據庫還炙手可熱，應該從以下幾個方面來分析。

1）雖然目前移動終端產品性能已經大為改觀，但這些產品始終都是嵌入式產品，其資源很少，可供設計人員或用戶支配的就更有限了，嵌入式移動數據庫DBMS采用高精尖的微型化技術實現。滿足用戶的需求同時緊縮自身的結構來擴展自身的生存能力。采用實時操作系統的形式使系統能高效響應和安全、穩定的運行對現在網絡的使用提供保障。

2）EMDB提供流行數據庫設計的SQL語句支持，其表現在對SQL92標準的子集響應、連接、子、排序、分組、新增、upload、刪除等語句，很好的滿足嵌入式開發的市場環境，使它具有很廣泛的后續開發團隊，也必然發展迅速并壯大。

3）EMDB需要支持各種各樣的連接協議，目前主要的表現形式為WIFI協議、串口通信協議、有線連接協議、紅外線傳輸協議、無線藍牙、微波通信協議等。只要是終端所提供的連網方式均應該支持，這樣使得嵌入式移動數據庫才能廣為應用。

4）EMDB的管理功能應該具有非常完備的安全備份、恢復的能力，并具把這兩個功能自動、定時的完成，使用戶使用數據安全可靠。其最要的一點是，數據要能及時的同步；客戶端與數據庫的更新信息快速發送至用戶移動端，才能使數據一致。

5）EMDB支持多種嵌入式操作系統（Embedded Operating System，簡稱：EOS），如：VxWorks、Nucleus、OSE WindowsCE、嵌入式 Linux。 這些都是目前很流行的EOS，它對這些系統的支持也使終端不被限制，用戶群體可擴展性自然非常強大。

4 嵌入式移動數據庫在應用中的關鍵技術分析與研究

1）復制與緩存技術

為了使用戶方便快捷的對數據庫進行操作，在給予用戶的權限、安全性等方面又產生了諸多問題。采取像 “樂觀復制法”、“三層復制法”等，使得用戶實質上的對數據副本進行操作。然后當數據庫服務器在網絡再次連接成功后，用沖突檢測的協調來更新數據庫，最終保證數據的一致性。而眾多的終端操作數據庫帶來的數據上傳下載量巨大，創建緩存來均衡網絡的負載，同時帶寬消耗也得以明顯減小。使用蟻群算法對控制機制進行優化來提高緩存的工作效率的同時也讓事務提交的效率得以提高，排隊等待時間縮短。

2）移動查詢優化與異常事務處理

移動查詢優化不但要使數據庫中的數據的壽命延長，而且還要但到節省能耗的目標。為了簡化查詢的流程，將查詢模型分為接口、處理、服務三個層次；這是對任務分工的化分，各層只完成對應的任務，使得分工明確地高效運行。

處理層和服務層在大的化分下工作任務還重，可以在將Agent分解查詢，多個Agent并行執行，相互協調優化了只有單個Agent查詢時數據到處復制遷移的海量數據生成。除此，為保證查詢的可靠性，設計兩個或兩個以上的Agent同時待執行，如果當前server處于忙碌狀態，則自動發出另外Agent代執行的請求。通過建立斷線連接機制與查詢忙碌機制，兩者可以互通執行策略和算法均是一樣的，這樣也解決了在查詢過程中異常斷線的處理、同時也自動記錄日志方便后續的管理。

3）數據安全策略

移動數據庫的安全威脅來自終端和不同的Agent之間。首先EMDB要防止惡性注入，這些可能是病毒導致，一般而言欺騙性的接入網絡就是它的傳播途徑；完善防火墻機制不失為有效的措施。然后，WiFi的有效加密是必不可少的防止Server數據泄漏，可以使用多級防護的辦法避免。最后，由于數據多個副本的存在，用戶使用合法性檢驗來防止物理的數據破壞。

5 結束語

現在，移動數據庫技術日趨成熟；基于Web的平臺得以構建、基于Android的平臺廣泛應用、基于GPS的導航系統以及基于我國“北斗”的電子導航也要開發，這些都移動計算的技術得以長足進步和發展，未來在相關政策及部門的大力支持下將全面發展。

［1］姚敏鋒，張晶.嵌入式移動數據庫的應用研究[J].電腦與信息技術，2007，10.

［2］朱英.嵌入式移動數據庫及其相關問題[J].桂林電子工業學院學報，2003，6.

［3］牛立新，長關永，劉旭敏.嵌入式移動數據庫研究[J].微計算機信息，2006，22.