淺析移動數(shù)據(jù)庫的關鍵技術及具體應用

摘要:移動數(shù)據(jù)庫作為分布式數(shù)據(jù)庫的延伸和擴展，擁有分布式數(shù)據(jù)庫的諸多優(yōu)點和獨特的特性，能夠滿足未來人們訪問信息的要求，具有廣泛的應用前景。移動數(shù)據(jù)庫的概念移動數(shù)據(jù)庫是能夠指出移動式計算環(huán)境的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)在物理上分散而邏輯上集中。它涉及到數(shù)據(jù)庫技術，分布式計算技術，移動通信技術等多個學科，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，移動數(shù)據(jù)庫具有移動性，位置相關性，頻繁的斷接性，網(wǎng)絡通訊的非對稱性等特征。本文分析移動數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理方式及其結構特點，并探討了移動數(shù)據(jù)庫的應用的具體應用。

關鍵詞:嵌入式系統(tǒng)移動數(shù)據(jù)庫 技術 應用

從數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展過程來看，計算環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術基本保持著一種同步發(fā)展的態(tài)勢，互相影響、互相促進。移動計算的概念是對“任何時間、任何地點的立即通訊”的擴展。在分布式計算的基礎上，計算環(huán)境進一步擴展為包含各種移動設備、具有無線通信能力的服務網(wǎng)絡，構成了一個新的計算環(huán)境，即移動計算環(huán)境。相應地，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)先后出現(xiàn)了集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、B/A/S多層結構的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫和移動數(shù)據(jù)庫。當然，這些系統(tǒng)也可以共存在同一個計算環(huán)境中。

一、移動數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理

(1)數(shù)據(jù)的分布和復制。數(shù)據(jù)不均衡的分布在基站和移動單元中。移動數(shù)據(jù)庫的一個顯著特點是移動終端之間以及與服務器之間的連接是一種弱連接，即帝寬帶、長延時、不穩(wěn)定和經(jīng)常性的斷開，由于數(shù)據(jù)庫一致性的約束，這增加了管理緩存的難度?，F(xiàn)在普遍采用的方法允許移動單元處理其自身的事務，對本地緩存上的數(shù)據(jù)副本進行操作。在長時間斷開連接時，緩存試圖為移動單元提供最頻繁訪問的數(shù)據(jù)或更新的數(shù)據(jù)。。帶網(wǎng)絡重新連接后再與數(shù)據(jù)庫服務器或其他終端交換數(shù)據(jù)修改信息，并通過沖突檢測和協(xié)調(diào)來恢復數(shù)據(jù)的一致性。

(2)事務模型。在移動環(huán)境中，事務的容錯和糾錯變得棘手。一個移動事物在幾個基站上順序執(zhí)行，由于移動設備的移動性，執(zhí)行過程可能會涉及多個數(shù)據(jù)集合，此時缺乏對事務執(zhí)行的集中協(xié)調(diào)。因此須對事物的傳統(tǒng)ACID性質(zhì)進行修正，并定義新事務管理策略和算法。

(3)查詢處理。了解數(shù)據(jù)的存儲位置影響到查詢處理的性價比分析。由于移動單元的移動性和快速的資源變化，查詢優(yōu)化變得更復雜。當查詢結果返回到移動單元時，這些移動單元可能正處于移動當中，或正在穿越信元邊界，但用戶接收到的查詢結果必須正確而完整的。

(4)回復和容錯。移動數(shù)據(jù)庫環(huán)境必須解決地址錯誤、介質(zhì)失效、事務和通信失效所導致的問題。

(5)移動數(shù)據(jù)庫設計。由于移動性以及頻繁的關機，執(zhí)行查詢是全局名字解析問題變得復雜。移動數(shù)據(jù)庫設計必須考慮到元數(shù)據(jù)的許多管理問題。

(6)基于位置的服務。隨著客戶機的移動，依賴于位置的高速緩存信息也隨之失效。此外，要頻繁更新依賴于位置的查詢，然后應用這些查詢以更新高速緩存，也會帶來問題。

(7)安全。移動數(shù)據(jù)的安全性不如固定位置數(shù)據(jù)的安全性。

二、移動數(shù)據(jù)庫的關鍵技術

移動數(shù)據(jù)庫涉及的理論和技術含蓋了當今通信、計算機和嵌入式系統(tǒng)的最新成果，其中在移動環(huán)境下如何進行數(shù)據(jù)管理是實現(xiàn)移動數(shù)據(jù)庫的關鍵。根據(jù)目前國際有關機構研究的研究表明這些關鍵技術主要集中在以下幾個方面。

(一)數(shù)據(jù)復制與緩存

復制是在多個移動節(jié)點上維護數(shù)據(jù)的備份，包括服務器之間的復制和移動計算機上保存數(shù)據(jù)庫的復制。一般前者稱為復制后者稱為緩存。復制的主要目的是提高分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可用性、可靠性和訪問性能。

(二)數(shù)據(jù)廣播

通俗地講，數(shù)據(jù)廣播是指在移動計算環(huán)境中，利用客戶機與服務器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發(fā)送數(shù)據(jù)。其最大的優(yōu)點是，廣播開銷不依賴移動用戶數(shù)量的變化而變化，借助數(shù)據(jù)廣播，可以在一定程度上解決移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的斷接問題。

(三)位置相關查詢優(yōu)化

在移動數(shù)據(jù)庫中，存在著與位置相關信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關的，即使是同一個問題，在不同的地方，所得查詢結果是不同的，如“最近的超市在哪里?”。移動查詢優(yōu)化技術是指在傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術的基礎上，利用多種方法，消除帶寬多樣性、斷接等因素造成的影響，使查詢引擎能夠根據(jù)當前可用網(wǎng)絡條件采取恰當?shù)膬?yōu)化策略;同時，針對移動計算機有限電源能力，合理地組織本地數(shù)據(jù)庫管理、遠程數(shù)據(jù)庫訪問等耗電能較多的操作，達到節(jié)能目的，延長關鍵數(shù)據(jù)的可用時間。

(四)移動事務處理

事務處理是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個基本功能，主要用于維護數(shù)據(jù)的一致性，支持多用戶的并發(fā)訪問，使用戶可以可靠地查詢和更新數(shù)據(jù)庫。一般來說，用戶對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問都是通過事務來完成的。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一個事務由一系列讀寫操作組成。事務處理必須滿足四個準則，即原子性、一致性、隔離性和永久性(簡稱ACID)。移動計算環(huán)境的特點，使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務處理技術不能滿足移動事務處理的要求。

三、移動數(shù)據(jù)庫的應用

移動數(shù)據(jù)庫技術的許多特性都與信息時代的不斷進步的需求相吻合， 有著廣闊的發(fā)展空間。

(一)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫在物流領域有著廣闊的應用前景

物流的信息化在未來的物流發(fā)展中將發(fā)揮日益重要的作用，因為及時準確的信息有利于協(xié)調(diào)生產(chǎn)、銷售、運輸、存儲等業(yè)務的展開，有利于降低庫存，節(jié)約在途資金等。在運輸方面，利用移動計算機與GPS/GIS車輛信息系統(tǒng)相連，使得整個運輸車隊的運行受到中央調(diào)度系統(tǒng)的控制。在存儲環(huán)節(jié)，帶有嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的手持計算機輸入的信息通過無線通信網(wǎng)絡寫入中央數(shù)據(jù)庫，大大提高了工作效率和信息的時效性，有利于物流優(yōu)化控制。在配送環(huán)節(jié)，輸入手持計算機的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳入中央數(shù)據(jù)庫。因此，在投遞的同時，用戶即可查詢物品投遞的情況。

(二)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫為移動銀行鋪平了道路

在我國，移動用戶是最具消費潛力的群體，因此針對移動用戶開發(fā)的移動銀行業(yè)務將具有很大的市場潛力，而且能夠推動移動電子商務的發(fā)展。移動銀行可以使客戶在異地對自己的帳務進行實時查詢、交易，方便、省時，降低成本，同時安全可靠，機動靈活。客戶可以在任何時間，任何地點進行交易，節(jié)約了去銀行的時間。出差或旅游在外仍可享受銀行服務。

(三)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫非常有助于提高實地調(diào)查/工作的效率

煤氣、水電等公用事業(yè)檢查員查驗數(shù)據(jù)就是一個很好的應用實例，目前一般的檢查員仍然是將檢驗的數(shù)據(jù)記錄在紙上。如果利用移動計算機記錄和傳輸數(shù)據(jù)，遇到糾紛時還可以實時地查詢歷史記錄，這將使得我國的公用事業(yè)單位的收費工作大大地改善。除了上述主要應用之外，移動數(shù)據(jù)庫技術還在零售業(yè)、制造業(yè)、金融業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。隨著移動計算、移動數(shù)據(jù)庫和無線數(shù)據(jù)通信等相關技術迅猛發(fā)展，移動數(shù)據(jù)庫將成為信息社會的重要支柱。

本文給出嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的定義，描述了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的體系結構并簡單分析它的特點，然后詳細分析了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關鍵技術，最后展望了嵌入式移動數(shù)據(jù)應用前景。嵌入式移動數(shù)據(jù)的相關技術研究不斷取得進步，這為嵌入式移動數(shù)據(jù)的成熟應用打下了堅實的基礎。