嵌入式高速數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

嚴慧勇

摘要 數(shù)據(jù)庫的高速運行是十分關(guān)鍵的，本文對于嵌入式高級數(shù)據(jù)庫進行了進一步的分析和探討，先對于嵌入式技術(shù)進行了較為全面的闡述，然后通過數(shù)據(jù)管理和通信監(jiān)控兩個方面對于嵌入式高速數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，為其進一步發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】嵌入式 數(shù)據(jù)庫 設(shè)計

1 引言

嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該將現(xiàn)階段所具備的系統(tǒng)資源最大限度的整合，使得網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備最大限度利用起來，將數(shù)據(jù)予以有效共享，樹立實用與經(jīng)濟理念，預(yù)防出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)。受到科技發(fā)展迅速的影響，加之嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不斷擴大的規(guī)模，建設(shè)的嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須將眼光放在將來，基于實戰(zhàn)的考慮，新建的系統(tǒng)應(yīng)和擴展、更新、調(diào)整的需要相適應(yīng)，能夠兼容別的系統(tǒng)，擁有可持續(xù)發(fā)展能力。使得其運行速度得到有效的提升，在數(shù)據(jù)量超過50G時，其速度可以達到嵌入式y(tǒng)SQL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(shù)可以有效地對于大文件進行讀取和存儲。

2 嵌入式技術(shù)探討

嵌入式技術(shù)執(zhí)行專用功能并被內(nèi)部計算機控制的設(shè)備或者系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不能使用通用型計算機，而且運行的是固化的軟件，用術(shù)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(shù)據(jù)線，而地址引腳只有8條。為了形成64K地址，必須在系統(tǒng)地址總線和芯片地址引線之間專門設(shè)計一個地址形成電路。當要從DRAM芯片中讀出數(shù)據(jù)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(nèi)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(nèi)部。然后保持WE=1，則在CAS有效期間數(shù)據(jù)輸出并保持。

3 嵌入式高速數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)管理

在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜度的增加往往非常迅速，對系統(tǒng)的擴展性能要求較高。實現(xiàn)存儲系統(tǒng)的高可擴展性首先要解決兩個方面的重要問題，包含元數(shù)據(jù)的分配和數(shù)據(jù)的透明遷移。因此數(shù)據(jù)中心配備包括支撐以上功能的硬件基礎(chǔ)設(shè)施、大型外部設(shè)備、數(shù)據(jù)庫管理商用軟件、數(shù)據(jù)處理專業(yè)商用軟件、數(shù)據(jù)管理應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，以及相應(yīng)的專業(yè)人員。數(shù)據(jù)中心硬件配置一般包括：服務(wù)器（業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、交換服務(wù)器）;存儲系統(tǒng)（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(wù)器群子網(wǎng)交換機、部門接入子網(wǎng)交換機）;大型外設(shè)：全冗余的硬件設(shè)備及鏈路。數(shù)據(jù)中心軟件配置包括：網(wǎng)管軟件;應(yīng)用服務(wù)器軟件;數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);GIS軟件;數(shù)據(jù)備份軟件;目錄服務(wù)及元數(shù)據(jù)發(fā)布軟件;LDAP服務(wù)器;安全管理軟件;消息中間件;云虛擬機管理軟件等。整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可以建立在云計算平臺之上，所有的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器均由虛擬化服務(wù)器提供，這樣的好處在于可以按需配置服務(wù)器資源，保障服務(wù)器資源的充分利用和靈活調(diào)度。

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

（1）在數(shù)據(jù)庫底層進行高效大數(shù)據(jù)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(wù)器負載均衡只作為不同用戶并發(fā)運算及傳輸輸入輸出參數(shù)的服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用負載均衡提供并行并發(fā)運算。將前臺系統(tǒng)應(yīng)用請求的智能模塊XML入?yún)ⅲ?jīng)負載均衡判斷送入哪臺WEBSERVICE服務(wù)器（判斷哪臺WEBSERVICE服務(wù)器空閑），WEBSERVICE服務(wù)器接收到XML入?yún)⒑笈袛嗾{(diào)用哪個類接口，類接口將XML入?yún)⒒虺醪胶唵谓馕鲞^的XML入?yún)⑴袛嘁{(diào)用哪臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲過程接收到XML入?yún)⒑笤趦?nèi)存表中調(diào)用數(shù)據(jù)高速并行運算（大量采用函數(shù)作為并行運算單元）。XML作為數(shù)據(jù)庫入?yún)?。?nèi)存表技術(shù)。數(shù)據(jù)庫函數(shù)運算。欲保護點：將過程化游標算法轉(zhuǎn)化為函數(shù)并列算法。將webservice邏輯過程化算法轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫并行存儲過程+函數(shù)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(guān)信息作為入?yún)⑤斎耄蟾鶕?jù)入?yún)⒑Y選出符合分數(shù)的方案，再用游標根據(jù)信息逐一判斷卡位，算出決策方向，最后匹配其他參數(shù)。約需20分鐘，系統(tǒng)才能出結(jié)果。便如12306網(wǎng)站這么簡單的算法也要排隊一樣。系統(tǒng)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(nèi)得出結(jié)果，約需0.3～0.6秒。

3.2 通信監(jiān)控

現(xiàn)代計算機分布式存儲系統(tǒng)應(yīng)當可以實現(xiàn)以下功能，探測功能主要指的是系統(tǒng)可以對發(fā)生異常信號的地區(qū)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(yīng)用的區(qū)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(yīng)主要是指通信系統(tǒng)對檢測到的信號能夠有所反應(yīng)，主要包括報警信號以及系統(tǒng)的自動記錄與控制等。通信系統(tǒng)的管理功能主要實現(xiàn)日常操作的智能化管理，能夠?qū)τ谝恍┏绦蛄鞒?，進行自動化的施行。通信系統(tǒng)的信息存儲主要包括探測信息、管理信息以及系統(tǒng)日志的存儲三大方面。

4 總結(jié)

嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設(shè)計過程當中必須確保擁有相應(yīng)的前瞻性，借助成熟、先進設(shè)計理念，在保證性價比高的前提下，選取可靠成熟的技術(shù)方法與中高端設(shè)備，使開發(fā)出來的通信指揮控制系統(tǒng)科技含量在整個嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)行業(yè)中處于先進位置，處于合理性價比條件處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

參考文獻

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