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摘 要： 随着移动计算技术的发展，移动数据库逐步走向应用，在嵌入式操作系统中移动数据库更显示出其优越性。介绍嵌入式系统、移动计算、嵌入式移动数据库的定义，分析移动数据库的特点、体系结构；介绍移动数据库系统的应用方向。
关键词： 嵌入式系统；移动数据库；移动计算
中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020077－01
1 概述
1.1 嵌入式系统。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
1.2 移动计算。移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其它信息设备，在没有与固定的物理连接设备相连的情况下，能够传输数据。移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用，分担中央信息系统的计算压力，使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。典型的移动计算环境有：1）智能计算设备+无线网络。通过无线网络，智能计算设备可以随时进入MCE主网络；2）智能计算设备+调制解调器+电话网络。在不同地点，将调制解调器和附近的电话相连接，通过电话网进入MCE主网络；3）移动用户+传统工作站+传统有线网络。移动用户在不同场地使用静态计算机获得MCE的服务。
1.3 嵌入式移动数据库的定义。从数据库技术的发展过程来看，计算环境和数据库技术基本保持着一种同步发展的态势，互相影响、互相促进。移动计算的概念是对“任何时间、任何地点的立即通讯”的扩展。在分布式计算的基础上，计算环境进一步扩展为包含各种移动设备、具有无线通信能力的服务网络，构成了一个新的计算环境，即移动计算环境。相应地，数据库系统先后出现了集中式数据库系统、分布式数据库系统、B/A/S多层结构的数据库系统、嵌入式数据库和移动数据库。当然，这些系统也可以共存在同一个计算环境中。一般说来，嵌入式移动数据库可以从系统的体系结构方面来定义：嵌入式移动数据库系统是支持移动计算或某种特定计算模式的数据库管理系统，数据库系统与操作系统、具体应用集成在一起，运行在各种智能型嵌入设备或移动设备上。其中，嵌入在移动设备上的数据库系统由于涉及数据库技术、分布式计算技术，以及移动通讯技术等多个学科领域，目前已经成为一个十分活跃的研究和应用领域——嵌入式移动数据库或简称为移动数据库（EMDBS）。
2 嵌入式移动数据库的体系结构及其主要特点
2.1 体系结构。在传统的分布式计算系统中，各个计算节点之间是通过固定网络连接并保持网络的持续连接性的，而移动计算系统改变了这种假设条件。移动计算系统是固定节点和移动节点构成的分布计算系统。
移动计算的网络环境具有鲜明的特点：移动性、断接性、带宽多样性、可伸缩性、弱可靠性、网络通信的非对称性、电源能力的局限性等。移动环境中的分布式数据库就是移动数据库。它是传统分布式数据库系统的扩展，可以看作客户与固定服务器节点动态连接的分布式系统。其中，移动客户机MC（Mobile Client）包括便携式电脑、PDA等；MSS（Mobile Support Station）支持移动计算的固定节点，具有无线通信接口；FH（Fixed Host）没有无线通信接口，安装有数据库和数据库管理系统。
2.2 嵌入式移动数据库特点。嵌入式移动数据库在实际应用中必须解决好数据的一致性（复制性）、高效的事务处理、数据的安全性等问题。
1）数据的一致性。移动数据库的一个显著特点是，移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接。即低带宽、长延迟、不稳定和经常性的断开。为了支持用户在弱环境下对数据库的操作，现在普遍采用乐观复制方法（Optimistic replication或Lazy replication）允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作。待网络重新连接后再与数据库服务器或其它终端交换数据修改信息，并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。2）高效的事务处理。移动事务处理要解决在移动环境中频繁的、可预见的、拆连情况下的事务处理。为了保证活动事务的顺利完成，必须设计和实现新的事务管理策略和算法，方法如下：① 根据网络连接情况来确定事务处理的优先级，网络连接速度高的事务请求优先处理。根据操作时间来确定事务是否迁移，即长时间的事务操作将全部迁移到服务器上执行，无需保证网络的一直畅通。② 根据数据量的大小来确定事务是上载执行还是下载数据副本执行后上载。③ 事务处理过程中，网络断接处理时采用服务器发现机制还是采用客户端声明机制。④ 事务移动（如：位置相关查询）过程中的用户位置属性的实时更新。⑤ 完善的日志记录策略。3）数据的安全性。许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制比较严格。同时，许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境，也带来潜在的不安全因素。同时某些数据的个人隐私性又很高，因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上需要提供充分的安全性保证。保证数据安全的主要措施如下：① 对移动终端进行认证，防止非法终端的欺骗性接入。② 对无线通信进行加密，防止数据信息泄漏。③ 对下载的数据副本加密存储，以防移动终端物理丢失后的数据泄密。
3 嵌入式移动数据库应用
目前，嵌入式移动数据库有两种应用，可划分为水平应用和垂直应用。所谓水平应用，是指应用方案能够用于多种不同行业，只需要极少的定制工作；而垂直应用则针对特定行业的应用，数据处理具有独特性。与水平应用相比，垂直型应用具有明显的行业特殊性，不同领域的应用之间差别较大，结果表示和服务器数据库的管理也有很大不同。主要涉及保险、银行业、航班信息、政府部门等具体的行业领域。
4 总结
本文给出嵌入式移动数据库的定义，描述了嵌入式移动数据库的体系结构并简单分析它的特点，最后介绍了嵌入式移动数据的应用。嵌入式移动数据的相关技术研究不断取得进步，这为嵌入式移动数据的成熟应用打下了坚实的基础。
项目号：吉林省教育厅十一五科学技术研究项目2010402号吉林省教育厅十一五科学技术研究项目2010224
参考文献：
[1]黄军政、蔡瀛捷，移动计算推动数据库移动[J].中国计算机用户，2004年9月，第36期.
[2]周克江，嵌入式移动数据库及其应用问题研究[J].湖南第一师范学报，2004年9月，第4卷第3期.
[3]朱英，嵌入式移动数据库及其相关问题[J].桂林电子工业学院学报，2003年6月，第3期.
关键词： 嵌入式系统；移动数据库；移动计算
中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020077－01
1 概述
1.1 嵌入式系统。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
1.2 移动计算。移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其它信息设备，在没有与固定的物理连接设备相连的情况下，能够传输数据。移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用，分担中央信息系统的计算压力，使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。典型的移动计算环境有：1）智能计算设备+无线网络。通过无线网络，智能计算设备可以随时进入MCE主网络；2）智能计算设备+调制解调器+电话网络。在不同地点，将调制解调器和附近的电话相连接，通过电话网进入MCE主网络；3）移动用户+传统工作站+传统有线网络。移动用户在不同场地使用静态计算机获得MCE的服务。
1.3 嵌入式移动数据库的定义。从数据库技术的发展过程来看，计算环境和数据库技术基本保持着一种同步发展的态势，互相影响、互相促进。移动计算的概念是对“任何时间、任何地点的立即通讯”的扩展。在分布式计算的基础上，计算环境进一步扩展为包含各种移动设备、具有无线通信能力的服务网络，构成了一个新的计算环境，即移动计算环境。相应地，数据库系统先后出现了集中式数据库系统、分布式数据库系统、B/A/S多层结构的数据库系统、嵌入式数据库和移动数据库。当然，这些系统也可以共存在同一个计算环境中。一般说来，嵌入式移动数据库可以从系统的体系结构方面来定义：嵌入式移动数据库系统是支持移动计算或某种特定计算模式的数据库管理系统，数据库系统与操作系统、具体应用集成在一起，运行在各种智能型嵌入设备或移动设备上。其中，嵌入在移动设备上的数据库系统由于涉及数据库技术、分布式计算技术，以及移动通讯技术等多个学科领域，目前已经成为一个十分活跃的研究和应用领域——嵌入式移动数据库或简称为移动数据库（EMDBS）。
2 嵌入式移动数据库的体系结构及其主要特点
2.1 体系结构。在传统的分布式计算系统中，各个计算节点之间是通过固定网络连接并保持网络的持续连接性的，而移动计算系统改变了这种假设条件。移动计算系统是固定节点和移动节点构成的分布计算系统。
移动计算的网络环境具有鲜明的特点：移动性、断接性、带宽多样性、可伸缩性、弱可靠性、网络通信的非对称性、电源能力的局限性等。移动环境中的分布式数据库就是移动数据库。它是传统分布式数据库系统的扩展，可以看作客户与固定服务器节点动态连接的分布式系统。其中，移动客户机MC（Mobile Client）包括便携式电脑、PDA等；MSS（Mobile Support Station）支持移动计算的固定节点，具有无线通信接口；FH（Fixed Host）没有无线通信接口，安装有数据库和数据库管理系统。
2.2 嵌入式移动数据库特点。嵌入式移动数据库在实际应用中必须解决好数据的一致性（复制性）、高效的事务处理、数据的安全性等问题。
1）数据的一致性。移动数据库的一个显著特点是，移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接。即低带宽、长延迟、不稳定和经常性的断开。为了支持用户在弱环境下对数据库的操作，现在普遍采用乐观复制方法（Optimistic replication或Lazy replication）允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作。待网络重新连接后再与数据库服务器或其它终端交换数据修改信息，并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。2）高效的事务处理。移动事务处理要解决在移动环境中频繁的、可预见的、拆连情况下的事务处理。为了保证活动事务的顺利完成，必须设计和实现新的事务管理策略和算法，方法如下：① 根据网络连接情况来确定事务处理的优先级，网络连接速度高的事务请求优先处理。根据操作时间来确定事务是否迁移，即长时间的事务操作将全部迁移到服务器上执行，无需保证网络的一直畅通。② 根据数据量的大小来确定事务是上载执行还是下载数据副本执行后上载。③ 事务处理过程中，网络断接处理时采用服务器发现机制还是采用客户端声明机制。④ 事务移动（如：位置相关查询）过程中的用户位置属性的实时更新。⑤ 完善的日志记录策略。3）数据的安全性。许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制比较严格。同时，许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境，也带来潜在的不安全因素。同时某些数据的个人隐私性又很高，因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上需要提供充分的安全性保证。保证数据安全的主要措施如下：① 对移动终端进行认证，防止非法终端的欺骗性接入。② 对无线通信进行加密，防止数据信息泄漏。③ 对下载的数据副本加密存储，以防移动终端物理丢失后的数据泄密。
3 嵌入式移动数据库应用
目前，嵌入式移动数据库有两种应用，可划分为水平应用和垂直应用。所谓水平应用，是指应用方案能够用于多种不同行业，只需要极少的定制工作；而垂直应用则针对特定行业的应用，数据处理具有独特性。与水平应用相比，垂直型应用具有明显的行业特殊性，不同领域的应用之间差别较大，结果表示和服务器数据库的管理也有很大不同。主要涉及保险、银行业、航班信息、政府部门等具体的行业领域。
4 总结
本文给出嵌入式移动数据库的定义，描述了嵌入式移动数据库的体系结构并简单分析它的特点，最后介绍了嵌入式移动数据的应用。嵌入式移动数据的相关技术研究不断取得进步，这为嵌入式移动数据的成熟应用打下了坚实的基础。
项目号：吉林省教育厅十一五科学技术研究项目2010402号吉林省教育厅十一五科学技术研究项目2010224
参考文献：
[1]黄军政、蔡瀛捷，移动计算推动数据库移动[J].中国计算机用户，2004年9月，第36期.
[2]周克江，嵌入式移动数据库及其应用问题研究[J].湖南第一师范学报，2004年9月，第4卷第3期.
[3]朱英，嵌入式移动数据库及其相关问题[J].桂林电子工业学院学报，2003年6月，第3期.