嵌入式数据库的系统研究

天津师范大学计算机与信息工程学院 刘 菲

嵌入式数据库的系统研究

天津师范大学计算机与信息工程学院 刘 菲

本文从嵌入式数据库的概念出发，逐步分析其特点、技术、应用领域，最终对嵌入式数据库的前景进行了展望。

嵌入式数据库 特点 技术

一、嵌入式数据库的概念

嵌入式数据库已经被广泛应用于各个领域，例如公共卫生，铁路交通，金融财经，卫星通讯，工业生产等很多方面。嵌入式数据库是和相应的操作系统、终端应用设备结合在一起的，简言之它是负责对终端嵌入式设备进行数据管理，及时与服务器进行映射，管理并修改数据，并且直接生成在嵌入式系统和应用之中，从而实现可定制的、更为客户化的数据管理。

二、嵌入式数据库的特点

（1）嵌入性：嵌入式数据库要求在一定的条件下，目标代码能够灵活的应用到各种移动设备上，也就是说嵌入式数据库不仅能够嵌入到其他软件当中，也能够嵌入到各种硬件设备中，但这都要求嵌入式数据库应保证合适的体积，尽可能降低代码尺寸，而嵌入式数据库对所有数据的操作都是通过API接口，而不要求进程间通信，从而管理实时的数据。

（2）实时性：嵌入式数据库系统经常用于军事等需要实时性反应很快的系统中，如果系统处理应用请求的时间太长，可能对结果的有效性和正确性造成一定的误差，但另一方面这种实时性和嵌入性是密不可分的，只有具有了嵌入性，当数据库嵌入到了相应的软硬件设备中，系统才能第一时间的得到应用的各种请求，从而才能申请第一时间做出反应，但当系统拥有了这种嵌入性的同时还需要做出一定的额外工作才能达到这种实时性，使执行任务的有效性和正确性大大提高。

（3）复制性：嵌入式数据库一般都是移动性、便携性的，正因为这种移动性的特点，数据库所在的设备终端与服务器之间是一种不稳定、经常性的断开，所以嵌入式数据库一般采用数据复制模式（上载、下载或混合方式），与服务器数据库进行映射，满足人们在任意时间地点的各种不同的需求。

（4）可移植性：嵌入式数据库基本上是工作在具体的开发平台、操作系统之上，但对于操作系统和硬件环境千差万别，为了适应这种差别，嵌入式数据库就必须具有一定的可移植性，因此嵌入式数据库系统的设计就必须要做到和操作系统及底层的软件之间的接口尽可能的简单，只想才能更好的实现可移植性。

三、嵌入式数据库的技术

（1）数据复制与缓存技术：嵌入式数据库所采用的复制/缓存技术不是传统网络那种基于应用终端和服务器的前提来保证数据一致性的，而是通过复制技术（上传、下载或混合）与服务器数据库进行映射，满足人们在不同时间、地点对数据的各种需求问题。由于是一种弱连接，所以允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作，在网络断开时，嵌入式数据库对本地数据库子集进行数据操作；待网络连接后，再同服务器终端的数据信息进行修改，并通过一定的技术来恢复数据的一致性。

（2）移动事务处理技术：嵌入式数据库系统中的事务处理在前端一般可以简单化，但在整个应用系统的进程中为保证事务处理的顺利进行，必须实现一定的事务管理策略，例如嵌入式数据库应该支持脱机移动事务处理， 同时为了使事务处理更加有效， 应考虑移动计算环境的可靠性， 从而构建高可靠性的移动事务处理技术。

（3）数据广播技术：数据广播是在嵌入式数据库移动计算环境下，利用网络的弱连接、客户机与服务器通信的的不对称性，以周期性广播的形式向客户机发送数据。利用这种数据广播，可以适当的解决嵌入式系统所在的设备弱连接的问题。

（4）安全认证性技术：嵌入式数据库所在的设备往往是系统中的关键设备，也储存着大量的私人信息，但由于以下两方面的原因往往在安全性上存在着威胁：一方面是由于嵌入式设备有移动性、工作环境不固定的特点，从而带来了一定潜在的威胁；另一方面是相对于有线网络来说，无线网络的电波容易被监听，信息容易丢失。针对以上两方面的威胁提出了以下相对应的安全措施：针对移动性的问题，加强对终端进行合法性验证，以防止非法终端的非法性入侵；针对无线网络的问题，要对无线网络通信进行加密，防止信息丢失。

四、嵌入式数据库的应用

嵌入式数据库目前已经被广泛的应用于许多领域，总体上来看，嵌入式数据库的应用可以分为水平应用和垂直应用两种，所谓水平应用就是说该种嵌入式数据库可应用于多个行业，不需要做核心内容的修改，最多只需要对应用的前端和后端进行一定的修改。这种水平应用一般应用在核心内容、思想基本类似，不需要太多定制的应用中，例如数据信息的查询，用户可以通过前端的嵌入式数据库所在的应用设备向服务器进行数据的查询，并将查询结果复制或缓存到前端的嵌入式数据库中；另一种则是垂直应用，这种嵌入式数据库所在的应用设备对于定制的要求较高，一般不能很容易的扩展到其他的设备中，有着明显的行业差别，例如对于股票、基金等金融业的应用中，工作人员往往要涉及将用户的各个账户中的各种信息进行汇总，形成分析报表，这就要求工作人员所用的终端移动设备上的嵌入式数据库能够建立专门针对于这种特殊行业要求的报表。

五、嵌入式数据库的发展趋势

对于嵌入式数据库来说，目前市场上电子商品越来越受人们的认可与欢迎，能够对图像、视频、音频进行存储并且体积小巧的嵌入式设备必然越来越被认可，有很好的发展前景；而对于嵌入式软件开发人员来说已经经过了数据处理方面的困惑，经历了开源的摸索和自主开发的尝试，许多开发者已经正逐渐意识到商用数据库的必要性。但对于另一方面来说，鉴于嵌入式领域的特点， 目前嵌入式数据库产品还很难形成统一的标准， 对嵌入式数据库管理系统的研究也还有很多工作要做；同时，由于嵌入式数据库的应用越来越广泛，已经从最初的添加、删除操作向声音、视频、智能控制方面发展，在这种情况下如何保证嵌入式数据库的可靠性也成为了需要关注及研究的问题。

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