多媒體數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)機制與策略算法

摘 要：多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫研究領域的熱點之一。主要介紹了多媒體數(shù)據(jù)庫DM3及DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的信息共享機制，探索了多個DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間的信息共享的策略算法。

關鍵詞：多媒體數(shù)據(jù)庫；DM3；聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)字典

中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0299-02

1 多媒體數(shù)據(jù)庫定義

多媒體數(shù)據(jù)庫MMDB（Multimedia Database）是由若干多媒體對象所構(gòu)成的集合，這些數(shù)據(jù)對象按一定的方式被組織在一起，可為其他應用共享。

2 多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3

2.1 DM3簡介 

DM3是由達夢公司生產(chǎn)的具有我國自主版權的分布式多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。能將多媒體信息(如聲音、文字、圖形、圖像等)、地理信息等復雜對象視同常規(guī)數(shù)據(jù)一樣進行一體化地定義、存儲和處理。我們利用該平臺提供的各種功能，能夠方便、高效地建立復雜的多媒體信息管理系統(tǒng)。

DM3采用創(chuàng)混合數(shù)據(jù)類型，擴展的多媒體和GIS數(shù)據(jù)類型等技術，成功實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)與常規(guī)數(shù)據(jù)的一體化定義、存儲和管理，在空間信息和多媒體信息管理方面具有明顯優(yōu)勢。

2.2 DM3的特性及主要關鍵技術 

2.2.1 DM3的特性

（1）跨平臺的分布式系統(tǒng)：DM3是分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠在多種操作系統(tǒng)上運行，DM3分布管理的實現(xiàn)依賴于DM3全局數(shù)據(jù)字典、客戶/服務器接口、分布數(shù)據(jù)管理及服務器/服務器接口等。

（2）DM3支持開放互連接口：ODBC開放數(shù)據(jù)庫互連，定義了所有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)公用的函數(shù)接口和SQL語法，基于ODBC的應用程序可實現(xiàn)與具體的DBMS無關。

（3）支持多媒體和地理信息系統(tǒng)功能：

DM3能夠直接管理和處理多媒體信息，實現(xiàn)了地理信息的分段存儲。

（4） 利用網(wǎng)絡索引技術實現(xiàn)地圖的空間檢索。

2.2.2 主要關鍵技術

(1)多線程調(diào)技術: DM3核心系統(tǒng)采用了先多線程調(diào)度技術。 

(2)事務管理與并發(fā)控制技術: DM3采用的是基于消息通信的多線程客戶/服務器模型。 

(3)查詢優(yōu)化及索引技術：DM3實現(xiàn)了邏輯優(yōu)化和物理優(yōu)化，采用了性能優(yōu)良的Bn樹索引技術，可以充分利用空間，提高系統(tǒng)的效率。

(4)動態(tài)模式修改及空值處理技術：(1)動態(tài)模式修改：DM3允許在一個站點建立任意多個模式，且可以隨時增加、隨時刪除。 (2)空值處理：在元組前留（基表屬性個數(shù)/8）個前導字節(jié)，每一個二進

制位對應基表的一個屬性。 

(5)DM3存儲過程／函數(shù)機制：是一種技術，它是執(zhí)行DM3 SQL過程語言的一種機器.允許用戶使用DM3提供的SQL過程語言創(chuàng)建過程和函數(shù)，避免重復編碼，提高生產(chǎn)率。

(6)DM3異構(gòu)數(shù)據(jù)庫連接技術：DM3提供的ODBC驅(qū)動程序、JDBC驅(qū)動程序解決了與其它DBMS及通用工具軟件的接口，從而實現(xiàn)了支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互操作。

(7)DM3智能報表工具：DM3智能報表工具是以DM3 ODBC驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)倉庫技術為基礎，支持異構(gòu)平臺，支持異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互操作，便于報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計和輔助決策。

2.3 DM3系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

DM3采用了基于消息通信的客戶/服務器總體模型。在這種結(jié)構(gòu)中，一般包含一臺或多臺檔次較高的小型機或工作站作為服務器，他們互相協(xié)作來完成客戶對數(shù)據(jù)庫的各種請求，用戶的應用程序、DM3提供的各種工具集(交互式ISQL、預編譯系統(tǒng)、ODBC接口、JDBC接口、安裝工具、)運行在檔次較低的客戶機上，客戶機與服務器之間、服務器與服務器之間通過網(wǎng)絡聯(lián)接。極端情況下，當網(wǎng)絡系統(tǒng)中的每一臺機器都既是服務器，又是客戶機時，DM3系統(tǒng)即演化為一個典型的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3 DM3互聯(lián)機制

分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作流程是：客戶機登錄到一臺服務器上，這臺服務器便成為它的代理服務器；它接收來自客戶機的消息，然后根據(jù)全局數(shù)據(jù)字典決定是自己獨立完成該操作，還是與其它服務器協(xié)作處理這條消息，處理完成之后，再由代理服務器將處理結(jié)果返回給客戶機。

4 算法

為了使協(xié)調(diào)器正常工作，我們對底層數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3進行了修改。在基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中增加一項IsReplication。建表時，該項初始化為1；當為該表建立一個副本時，該項賦值為true。具體算法如下。

4.1 初始化算法

4.1.1 協(xié)調(diào)器：

①從用戶或應用程序接收待連接的兩個系統(tǒng)中的服務器名，需復制的表名；②分別登錄到兩個系統(tǒng)的服務器上；③向存有待復制表的服務器發(fā)預復制消息；④等待服務器消息；⑤若失敗，發(fā)一條失敗的消息給服務器和用戶或應用程序，轉(zhuǎn)11）；⑥ 若成功，從消息中取出待復制表的有關信息，根據(jù)這些信息，發(fā)一條建表消息給另一個系統(tǒng)的服務器；⑦等待服務器消息；⑧ 若失敗，發(fā)一條失敗的消息給服務器和用戶或應用程序，轉(zhuǎn)11； ⑨若成功，調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移程序，進行數(shù)據(jù)復制 ；⑩將有關信息寫入組間字典；B11退出。

4.1.2 服務器

當服務器收到預復制消息后，將基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為true。同時，取出待復制表的有關信息，組成應答消息發(fā)給協(xié)調(diào)器。當服務器收到失敗的消息后，將基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication賦為1。

4.2 維護算法

4.2.1 協(xié)調(diào)器

（1）從組間字典讀出相關信息，根據(jù)這些信息，登錄到相應系統(tǒng)上；

（2）等待消息；

（3）從某系統(tǒng)的服務器上收到一條修改消息后，通過查找組間字典，確定該消息的目的地，然后將它轉(zhuǎn)發(fā)過去；

（4）若失敗，定時重發(fā)，轉(zhuǎn)2.

4.2.2 服務器：

（1）等待消息；

（2）當收到某客戶或應用程序的消息后，檢查它是否是修改數(shù)據(jù)的操作（如delete，update或insert等）；

（3）若不是，轉(zhuǎn)7；

（4）若是，檢查基表控制塊TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication是否為true; 

（5）若不是，轉(zhuǎn)7；

（6）若是，向協(xié)調(diào)器發(fā)修改消息；

（7）繼續(xù)執(zhí)行服務器程序的其它部分。

4.3 恢復算法

若協(xié)調(diào)器所聯(lián)接的系統(tǒng)中有一個跨掉了，則對副本的修改無法及時地反映到跨掉的系統(tǒng)中來這時，需要恢復算法來進行處理。

協(xié)調(diào)器：當協(xié)調(diào)器發(fā)現(xiàn)有一個系統(tǒng)已經(jīng)崩潰后，采取以下步驟

（1）將與該系統(tǒng)相關的變量open賦值為1；

（2）打開記時器 ；

（3）等待消信；

（4）若收到的消息是其它系統(tǒng)發(fā)出的修改崩潰了的系統(tǒng)上的副本的命令，則依次將這些消息存儲起來，轉(zhuǎn)3）；

（5）若收到的消息是記時器發(fā)出的時間到的消息，則向崩潰的系統(tǒng)發(fā)登錄命令；

（6）若登錄成功，將open的值改為true；

（7）將存儲的消息依次發(fā)送過去，轉(zhuǎn)9；

（8）若登錄失敗，轉(zhuǎn)3；

（9）退出。

5 結(jié)論

我們曾在三個DM3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上，用兩個協(xié)調(diào)器進行聯(lián)接，運行情況良好，各副本最終都能保證一致，且各副本間存在差異的時間間隔很短。另外，在出現(xiàn)異常的情況下，協(xié)調(diào)器也能正常工作。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DM3在數(shù)據(jù)模型、安全技術、智能報表等方面具有創(chuàng)造性，在總體設計和技術上處于國內(nèi)領先地位，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分布和站點的透明性，其通用性、開放性設計使DM3可以與oracle、sybase、SQLserver等流行DBMS互連互訪或共存于一個系統(tǒng)中，符合國家/國際標準的DBMS，為國產(chǎn)DBMS替代進口產(chǎn)品奠定了基礎。

參考文獻

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［3］多李瑞軒，盧正鼎.媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與技術［M］.北京：電子工業(yè)出版社.

［4］湯庸，彭重嘉，區(qū)海翔.多媒體數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡應用［M］.北京：人民郵電出版社.