淺析移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)及具體應(yīng)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(kuò)展，擁有分布式數(shù)據(jù)庫的諸多優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)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(yīng)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(jì)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(shù)，分布式計(jì)算技術(shù)，移動通信技術(shù)等多個(gè)學(xué)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(guān)性，頻繁的斷接性，網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并探討了移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)移動數(shù)據(jù)庫 技術(shù) 應(yīng)用

從數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展過程來看，計(jì)算環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術(shù)基本保持著一種同步發(fā)展的態(tài)勢，互相影響、互相促進(jìn)。移動計(jì)算的概念是對“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的立即通訊”的擴(kuò)展。在分布式計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算環(huán)境進(jìn)一步擴(kuò)展為包含各種移動設(shè)備、具有無線通信能力的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了一個(gè)新的計(jì)算環(huán)境，即移動計(jì)算環(huán)境。相應(yīng)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(jié)構(gòu)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(dāng)然，這些系統(tǒng)也可以共存在同一個(gè)計(jì)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(fù)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(gè)顯著特點(diǎn)是移動終端之間以及與服務(wù)器之間的連接是一種弱連接，即帝寬帶、長延時(shí)、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(wù)，對本地緩存上的數(shù)據(jù)副本進(jìn)行操作。在長時(shí)間斷開連接時(shí)，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(luò)重新連接后再與數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(fù)數(shù)據(jù)的一致性。

(2)事務(wù)模型。在移動環(huán)境中，事務(wù)的容錯(cuò)和糾錯(cuò)變得棘手。一個(gè)移動事物在幾個(gè)基站上順序執(zhí)行，由于移動設(shè)備的移動性，執(zhí)行過程可能會涉及多個(gè)數(shù)據(jù)集合，此時(shí)缺乏對事務(wù)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(jìn)行修正，并定義新事務(wù)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(jià)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(fù)雜。當(dāng)查詢結(jié)果返回到移動單元時(shí)，這些移動單元可能正處于移動當(dāng)中，或正在穿越信元邊界，但用戶接收到的查詢結(jié)果必須正確而完整的。

(4)回復(fù)和容錯(cuò)。移動數(shù)據(jù)庫環(huán)境必須解決地址錯(cuò)誤、介質(zhì)失效、事務(wù)和通信失效所導(dǎo)致的問題。

(5)移動數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。由于移動性以及頻繁的關(guān)機(jī)，執(zhí)行查詢是全局名字解析問題變得復(fù)雜。移動數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)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(wù)。隨著客戶機(jī)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(yīng)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(guān)鍵技術(shù)

移動數(shù)據(jù)庫涉及的理論和技術(shù)含蓋了當(dāng)今通信、計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的最新成果，其中在移動環(huán)境下如何進(jìn)行數(shù)據(jù)管理是實(shí)現(xiàn)移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵。根據(jù)目前國際有關(guān)機(jī)構(gòu)研究的研究表明這些關(guān)鍵技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面。

(一)數(shù)據(jù)復(fù)制與緩存

復(fù)制是在多個(gè)移動節(jié)點(diǎn)上維護(hù)數(shù)據(jù)的備份，包括服務(wù)器之間的復(fù)制和移動計(jì)算機(jī)上保存數(shù)據(jù)庫的復(fù)制。一般前者稱為復(fù)制后者稱為緩存。復(fù)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(jì)算環(huán)境中，利用客戶機(jī)與服務(wù)器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。其最大的優(yōu)點(diǎn)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(guān)查詢優(yōu)化

在移動數(shù)據(jù)庫中，存在著與位置相關(guān)信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關(guān)的，即使是同一個(gè)問題，在不同的地方，所得查詢結(jié)果是不同的，如“最近的超市在哪里?”。移動查詢優(yōu)化技術(shù)是指在傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ)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(dāng)前可用網(wǎng)絡(luò)條件采取恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化策略;同時(shí)，針對移動計(jì)算機(jī)有限電源能力，合理地組織本地?cái)?shù)據(jù)庫管理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問等耗電能較多的操作，達(dá)到節(jié)能目的，延長關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可用時(shí)間。

(四)移動事務(wù)處理

事務(wù)處理是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一個(gè)基本功能，主要用于維護(hù)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(wù)來完成的。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一個(gè)事務(wù)由一系列讀寫操作組成。事務(wù)處理必須滿足四個(gè)準(zhǔn)則，即原子性、一致性、隔離性和永久性(簡稱ACID)。移動計(jì)算環(huán)境的特點(diǎn)，使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的事務(wù)處理技術(shù)不能滿足移動事務(wù)處理的要求。

三、移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)的許多特性都與信息時(shí)代的不斷進(jìn)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(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)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?yàn)榧皶r(shí)準(zhǔn)確的信息有利于協(xié)調(diào)生產(chǎn)、銷售、運(yùn)輸、存儲等業(yè)務(wù)的展開，有利于降低庫存，節(jié)約在途資金等。在運(yùn)輸方面，利用移動計(jì)算機(jī)與GPS/GIS車輛信息系統(tǒng)相連，使得整個(gè)運(yùn)輸車隊(duì)的運(yùn)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(jì)算機(jī)輸入的信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)寫入中央數(shù)據(jù)庫，大大提高了工作效率和信息的時(shí)效性，有利于物流優(yōu)化控制。在配送環(huán)節(jié)，輸入手持計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳入中央數(shù)據(jù)庫。因此，在投遞的同時(shí)，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(fèi)潛力的群體，因此針對移動用戶開發(fā)的移動銀行業(yè)務(wù)將具有很大的市場潛力，而且能夠推動移動電子商務(wù)的發(fā)展。移動銀行可以使客戶在異地對自己的帳務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢、交易，方便、省時(shí)，降低成本，同時(shí)安全可靠，機(jī)動靈活?？蛻艨梢栽谌魏螘r(shí)間，任何地點(diǎn)進(jìn)行交易，節(jié)約了去銀行的時(shí)間。出差或旅游在外仍可享受銀行服務(wù)。

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

煤氣、水電等公用事業(yè)檢查員查驗(yàn)數(shù)據(jù)就是一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例，目前一般的檢查員仍然是將檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄在紙上。如果利用移動計(jì)算機(jī)記錄和傳輸數(shù)據(jù)，遇到糾紛時(shí)還可以實(shí)時(shí)地查詢歷史記錄，這將使得我國的公用事業(yè)單位的收費(fèi)工作大大地改善。除了上述主要應(yīng)用之外，移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)還在零售業(yè)、制造業(yè)、金融業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。隨著移動計(jì)算、移動數(shù)據(jù)庫和無線數(shù)據(jù)通信等相關(guān)技術(shù)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(jié)構(gòu)并簡單分析它的特點(diǎn)，然后詳細(xì)分析了嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)，最后展望了嵌入式移動數(shù)據(jù)應(yīng)用前景。嵌入式移動數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)研究不斷取得進(jìn)步，這為嵌入式移動數(shù)據(jù)的成熟應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。