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随着数字信息技术和网络技术的高速发展,计算机的发展进入了后“PC”时代,嵌入式数据库和嵌入式操作系统作为嵌入式系统最重要的两部分,成为国内外学者的研究热点。然而由于嵌入式数据库与嵌入式操作系统的分层次设计,势必存在一些功能上的冗余,两者可能会进行彼此功能的复制,这对资源紧缺的嵌入式系统来说无疑造成了资源的浪费。
针对上述问题,本文结合嵌入式系统在电力控制领域的应用,分析了嵌入式数据库与嵌入式操作系统冗余功能,对两者的融合进行了研究与设计。本文研究的主要内容包括:
1.在解剖嵌入式数据库的系统结构及嵌入式操作系统的功能基础上,分析两者各功能模块的融合度,并针对电力控制系统的需求对嵌入式操作系统及嵌入式数据库进行裁剪,以减少融合带来的软件复杂度,然后实现融合框架的设计。
2.实现文件管理的融合。分析了融合文件管理的设计目标、体系结构并进行了总体设计。主要研究融合文件管理对数据的组织方式,具体改进了B+树,并采用基于B+树索引字段加密以此保证数据的安全性。然后对改进的B+树以及基于B+树索引字段的加密机制进行测试对比。
3.实现缓冲管理的融合。分析了EOS缓冲区管理策略及电力系统对缓存的需求,本文提出了一种基于优先级/截止期的缓冲区管理策略。同时增加安全检测模块以此保证缓冲区的安全。融合的缓存管理能最大化利用系统资源,提高系统性能,并实现缓冲区管理融合的客体重用,避免信息泄露。
4.分析传统多粒度加锁机制在嵌入式系统中的不足及电力系统中的事务性质,提出了基于事务截止期的动态多粒度封锁机制,并对其进行仿真测试。结果表明本机制可减少事务冲突,降低事务错失率及事务重启率,提高了事务并发性和实时性。