嵌入式高速數據庫的設計

嚴慧勇

摘要 數據庫的高速運行是十分關鍵的，本文對于嵌入式高級數據庫進行了進一步的分析和探討，先對于嵌入式技術進行了較為全面的闡述，然后通過數據管理和通信監控兩個方面對于嵌入式高速數據庫進行設計，為其進一步發展打下了堅實的基礎。

【關鍵詞】嵌入式 數據庫 設計

1 引言

嵌入式數據庫系統應該將現階段所具備的系統資源最大限度的整合，使得網絡與通信設備最大限度利用起來，將數據予以有效共享，樹立實用與經濟理念，預防出現重復建設。受到科技發展迅速的影響，加之嵌入式數據庫系統不斷擴大的規模，建設的嵌入式數據庫系統必須將眼光放在將來，基于實戰的考慮，新建的系統應和擴展、更新、調整的需要相適應，能夠兼容別的系統，擁有可持續發展能力。使得其運行速度得到有效的提升，在數據量超過50G時，其速度可以達到嵌入式ySQL的10倍。其存儲不超過16嵌入式的文件時傳輸速率是最快的，利用GridFS技術可以有效地對于大文件進行讀取和存儲。

2 嵌入式技術探討

嵌入式技術執行專用功能并被內部計算機控制的設備或者系統。嵌入式系統不能使用通用型計算機，而且運行的是固化的軟件，用術語表示就是固件（ firmware），終端用戶很難或者不可能改變固件。嵌入式存儲器每片只有一條輸入數據線，而地址引腳只有8條。為了形成64K地址，必須在系統地址總線和芯片地址引線之間專門設計一個地址形成電路。當要從DRAM芯片中讀出數據時，CPU首先將行地址加在AO-A7上，而后送出RAS鎖存信號，該信號的下降沿將地址鎖存在芯片內部。接著將列地址加到芯片的AO-A7上，再送CAS鎖存信號，也是在信號的下降沿將列地址鎖存在芯片內部。然后保持WE=1，則在CAS有效期間數據輸出并保持。

3 嵌入式高速數據庫設計

3.1 數據管理

在大數據環境下，數據規模和復雜度的增加往往非常迅速，對系統的擴展性能要求較高。實現存儲系統的高可擴展性首先要解決兩個方面的重要問題，包含元數據的分配和數據的透明遷移。因此數據中心配備包括支撐以上功能的硬件基礎設施、大型外部設備、數據庫管理商用軟件、數據處理專業商用軟件、數據管理應用軟件、數據服務應用軟件、數據交換系統，以及相應的專業人員。數據中心硬件配置一般包括：服務器（業務應用服務器、數據庫服務器、交換服務器）;存儲系統（SAN光纖交換機、磁盤陣列、NAS文件存貯）;交換機（核心交換機、服務器群子網交換機、部門接入子網交換機）;大型外設：全冗余的硬件設備及鏈路。數據中心軟件配置包括：網管軟件;應用服務器軟件;數據庫管理系統;GIS軟件;數據備份軟件;目錄服務及元數據發布軟件;LDAP服務器;安全管理軟件;消息中間件;云虛擬機管理軟件等。整個數據中心網絡可以建立在云計算平臺之上，所有的應用系統服務器均由虛擬化服務器提供，這樣的好處在于可以按需配置服務器資源，保障服務器資源的充分利用和靈活調度。

負載均衡進行服務器并行運算雖可提供大量并行并發運算單元，但布署在負載均衡上的智能運算需將數據庫中的數據集加載至智能服務器上運算，對數據庫負擔重，且使數據庫與智能模塊間頻繁交互信息，且加載了大量冗余數據，增加了網絡負擔。具體來說其應用如下：

（1）在數據庫底層進行高效大數據運算。

（2）將過程化的游標運算改為使用XML變量、表變量、存儲過程并行運算。

（3） WEBSERVICE服務器負載均衡只作為不同用戶并發運算及傳輸輸入輸出參數的服務器，數據庫服務器采用負載均衡提供并行并發運算。將前臺系統應用請求的智能模塊XML入參，經負載均衡判斷送入哪臺WEBSERVICE服務器（判斷哪臺WEBSERVICE服務器空閑），WEBSERVICE服務器接收到XML入參后判斷調用哪個類接口，類接口將XML入參或初步簡單解析過的XML入參判斷要調用哪臺數據庫服務器，數據庫服務器存儲過程接收到XML入參后在內存表中調用數據高速并行運算（大量采用函數作為并行運算單元）。XML作為數據庫入參。內存表技術。數據庫函數運算。欲保護點：將過程化游標算法轉化為函數并列算法。將webservice邏輯過程化算法轉化為數據庫并行存儲過程+函數算法。

以下模型計算機智能決策過程約需100步左右。原有算法需要將相關信息作為入參輸入，后根據入參篩選出符合分數的方案，再用游標根據信息逐一判斷卡位，算出決策方向，最后匹配其他參數。約需20分鐘，系統才能出結果。便如12306網站這么簡單的算法也要排隊一樣。系統采用該專利后將過程化需大量交互至webservice邏輯層的運算推至最底層，用大量并行運算方法，短期內得出結果，約需0.3～0.6秒。

3.2 通信監控

現代計算機分布式存儲系統應當可以實現以下功能，探測功能主要指的是系統可以對發生異常信號的地區能夠準確快速的進行探測，主要有又可以分為危險行為的探測和目標識別探測，它們所應用的區域是不一樣的，危險行為探測主要是進行危險報警，而目標識別主要是用于安檢。響應主要是指通信系統對檢測到的信號能夠有所反應，主要包括報警信號以及系統的自動記錄與控制等。通信系統的管理功能主要實現日常操作的智能化管理，能夠對于一些程序流程，進行自動化的施行。通信系統的信息存儲主要包括探測信息、管理信息以及系統日志的存儲三大方面。

4 總結

嵌入式數據庫系統在設計過程當中必須確保擁有相應的前瞻性，借助成熟、先進設計理念，在保證性價比高的前提下，選取可靠成熟的技術方法與中高端設備，使開發出來的通信指揮控制系統科技含量在整個嵌入式數據庫系統行業中處于先進位置，處于合理性價比條件處于國內領先地位。

參考文獻

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