關鍵詞：嵌入式系統；移動資料庫；移動計算；事務處理0引言資料庫技術一直隨著計算的發展而不斷進步，隨著移動計算時代的到來，嵌入式作業系統對移動資料庫系統的需求為資料庫技術開闢了新的發展空間。隨著智慧移動終端的普及，嵌入式移動資料庫技術目前已經從研究領域逐步走向廣泛的應用領域。在資料庫系統的研究歷史中，傳統的分佈計算與分散式資料庫的研究是基於有線網路和固定主機的。這些都採用了一些預設的隱含假設，例如固定網路連線、對等通訊代價、主機節點固定不變等。但進入20世紀90年代以來，隨著移動通訊技術和網路技術迅速發展，加之移動計算機和行動通訊裝置的大量普及，許多計算節點可以在移動過程中與網路建立連線，使得上述假設條件不成立。移動計算環境具有移動性、低頻寬、頻繁斷接性、網路通訊的非對稱性、電源電力的有限性等特點，使得傳統分散式資料庫中的方法和技術不能直接應用於移動資料庫。1嵌入式移動資料庫的定義從資料庫技術的發展過程來看，計算環境和資料庫技術基本保持著一種同步發展的態勢，互相影響、互相促進。移動計算的概念是對“任何時間、任何地點的立即通訊”的擴充套件。在分散式計算的基礎上，計算環境進一步擴充套件為包含各種移動裝置、具有無線通訊能力的服務網路，構成了一個新的計算環境，即移動計算環境。相應地，資料庫系統先後出現了集中式資料庫系統、分散式資料庫系統、B/A/S多層結構的資料庫系統、嵌入式資料庫和移動資料庫。當然，這些系統也可以共存在同一個計算環境中。一般說來，嵌入式移動資料庫可以從系統的體系結構方面來定義：嵌入式移動資料庫系統是支援移動計算或某種特定計算模式的資料庫管理系統，資料庫系統與作業系統、具體應用整合在一起，執行在各種智慧型嵌入裝置或移動裝置上。其中，嵌入在移動裝置上的資料庫系統由於涉及資料庫技術、分散式計算技術，以及移動通訊技術等多個學科領域，目前已經成為一個十分活躍的研究和應用領域——嵌入式移動資料庫或簡稱為移動資料庫（EMDBS）。2嵌入式移動資料庫的體系結構及其主要特點2.1體系結構在傳統的分散式計算系統中，各個計算節點之間是通過固定網路連線並保持網路的持續連線性的，而移動計算系統改變了這種假設條件。移動計算系統是固定節點和移動節點構成的分佈計算系統。移動計算的網路環境具有鮮明的特點：移動性、斷接性、頻寬多樣性、可伸縮性、弱可靠性、網路通訊的非對稱性、電源能力的侷限性等。移動環境中的分散式資料庫就是移動資料庫。它是傳統分散式資料庫系統的擴充套件，可以看作客戶與固定伺服器節點動態連線的分散式系統。移動資料庫系統的體系結構如圖1所示。 其中，移動客戶機MC(Mobile Client)包括行動式電腦、PDA等；MSS(Mobile Support Station)支援移動計算的固定節點，具有無線通訊介面；FH(Fixed Host)沒有無線通訊介面，安裝有資料庫和資料庫管理系統。2.2主要特點移動資料庫的計算環境是傳統分散式資料庫的擴充套件，它可以看作客戶端與固定伺服器節點動態連線的分散式系統。因此移動計算環境中的資料庫管理系統是一種動態分散式資料庫管理系統。由於移動資料庫在移動計算的環境下應用在嵌入型作業系統之上，所以它具有：微小核心結構、對標準SQL的支援、事務管理功能、完善的資料同步機制、支援多種連線協議、完備的資料庫管理功能和支援多種嵌入型作業系統的特點和功能需求。在移動資料庫中還需要考慮諸多傳統計算環境下不需要考慮的問題，如對斷接操作的支援、對位置相關查詢的支援、對查詢優化的特殊考慮以及對提高有限資源的利用率和對系統效率的考慮等等。為了有效地解決上述問題，諸如複製與快取技術、移動事務處理、資料廣播技術、移動查詢處理與查詢優化、位置相關的資料處理及查詢技術、移動資訊釋出技術等技術仍在不斷的發展和完善，它們會進一步促進移動資料庫技術的發展。3嵌入式移動資料庫的關鍵技術移動資料庫涉及的理論和技術含蓋了當今通訊、計算機和嵌入式系統的最新成果，其中在移動環境下如何進行資料管理是實現移動資料庫的關鍵。根據目前國際有關機構研究的研究表明這些關鍵技術主要集中在以下幾個方面。3.1資料複製與快取複製是在多個移動節點上維護資料的備份，包括伺服器之間的複製和移動計算機上儲存資料庫的複製。一般前者稱為複製後者稱為快取。複製的主要目的是提高分散式資料庫系統的可用性、可靠性和訪問效能。首要的問題是如何維護多個複製節點上資料狀態的一致性。按照維護複製一致性的方式來劃分，現有的複製協議可以分為嚴格一致協議和弱一致協議兩種。嚴格一致協議要求任何時刻所有資料庫的複製都是一致的；而弱一致協議允許各個複製之間存在暫時的不一致，但這種不一致總能夠保持在一定的界限之內，而且總是能夠趨於一致（收斂性）。目前，針對移動計算特點開展資料複製/快取技術的研究最具代表性的是：J. Gray的兩級複製機制、CODA系統以及快取失效報告廣播技術等，另外，SYBASE公司的移動資料庫產品SQL ANYWHERE和SQL REMOTE也採用該技術來支援移動計算環境。3.2資料廣播通俗地講，資料廣播是指在移動計算環境中，利用客戶機與伺服器通訊的不對稱性，以週期性廣播的形式向客戶機發送資料。其最大的優點是，廣播開銷不依賴移動使用者數量的變化而變化，藉助資料廣播，可以在一定程度上解決移動資料庫系統的斷接問題。資料廣播的研究可分為伺服器和客戶機兩個方面：伺服器主要考慮如何組織廣播資料，即資料廣播的排程；移動節點主要考慮如何利用本地快取進一步減少查詢廣播資料的時間。在國內，長沙國防科技大學的周興銘院士對資料廣播進行了深入研究，提出了資料廣播的多盤排程演算法。衡量資料廣播排程演算法好壞的引數是訪問時間和調諧時間。
3.3位置相關查詢優化在移動資料庫中，存在著與位置相關資訊的查詢及更新。查詢通常是與位置相關的，即使是同一個問題，在不同的地方，所得查詢結果是不同的，如“最近的超市在哪裡?”。移動查詢優化技術是指在傳統分散式資料庫查詢優化技術的基礎上，利用多種方法，消除頻寬多樣性、斷接等因素造成的影響，使查詢引擎能夠根據當前可用網路條件採取恰當的優化策略；同時，針對移動計算機有限電源能力，合理地組織本地資料庫管理、遠端資料庫訪問等耗電能較多的操作，達到節能目的，延長關鍵資料的可用時間。
採用基於分割的地址更新策略時，由位置伺服器維護的移動使用者物件包含以下資料成員和方法：分割集合——記錄MSS的分割情況，例如{Cell1，Cell2}，{Cell3，Cell4，Cell5}；LOC——記錄移動使用者最近報告的地址(無線單元的ID)，例如Cell1 ；ERR——移動使用者當前所在的分割，例如，若LOC= Cell1 ，則ERR={Cell1，Cell2}；loc()——一個方法，用於返回該使用者的實際地址，即上面介紹的地址查詢過程。在移動查詢的應用中，有各種各樣涉及地址的查詢，例如“請尋找一家校園附近的超市”，“查詢X， Y， Z，這三人都在同一條公路上，且Y在X與Z之間”，等等。一般地，可以把這一類地址相關查詢表示為：SELECT x1 ，x2 ，…， xnFROM UsersWHERE (=l1 ∧…∧ =ln ) ∧ C(l1，…，ln ) ∧ W(x1 ，…， xn )其中C(l1, …, ln )是關於地址l1, …, ln 的n元約束條件，而 W(x1, …, xn ) 是關於物件x1 ，x2 , …, xn 非地址屬性的n元約束條件，Users 是所有移動使用者的集合。3.4移動事務處理事務處理是資料庫管理系統的一個基本功能，主要用於維護資料的一致性，支援多使用者的併發訪問，使使用者可以可靠地查詢和更新資料庫。一般來說，使用者對資料庫系統的訪問都是通過事務來完成的。在傳統的資料庫系統中，一個事務由一系列讀寫操作組成。事務處理必須滿足四個準則，即原子性、一致性、隔離性和永久性(簡稱ACID)。移動計算環境的特點，使傳統資料庫系統中的事務處理技術不能滿足移動事務處理的要求。通常，將移動客戶機發出的事務叫移動事務，它屬於分佈事務。移動事務處理具有以下特點：1) 移動性。這不僅指移動事務執行期間，發出事務的移動客戶機是移動的，而且事務本身也在相應地移動。2) 長事務。由於無線網路通訊的.低頻寬、高延遲以及移動客戶機的頻繁斷接性，都可能使移動事務成為長事務。3) 易錯性。由於移動客戶機不如固定結點可靠，而且無線網路通訊也不如固定網路穩定，因此，與一般事務相比，移動事務更容易出錯。4) 異構性。由於客戶機的移動性，移動事務可能要訪問分佈的異構資料庫系統。 總之，移動事務不同於傳統事務，傳統的ACID模型已不能很好地描述移動事務，需要為移動事務尋找更好的模型。維護資料的一致性和解決過區切換(handoff)問題是移動事務管理的重要任務。4嵌入式移動資料庫的應用方向移動資料庫技術的許多特性都與資訊時代的不斷進步的需求相吻合, 有著廣闊的發展空間。4.1嵌入式移動資料庫在物流領域有著廣闊的應用前景物流的資訊化在未來的物流發展中將發揮日益重要的作用，因為及時準確的資訊有利於協調生產、銷售、運輸、儲存等業務的展開，有利於降低庫存，節約在途資金等。在運輸方面，利用移動計算機與GPS/GIS車輛資訊系統相連，使得整個運輸車隊的執行受到中央排程系統的控制。在儲存環節，帶有嵌入式移動資料庫的手持計算機輸入的資訊通過無線通訊網路寫入中央資料庫，大大提高了工作效率和資訊的時效性，有利於物流優化控制。在配送環節，輸入手持計算機的資料通過無線網路傳入中央資料庫。因此，在投遞的同時，使用者即可查詢物品投遞的情況。4.2嵌入式移動資料庫為移動銀行鋪平了道路在我國，移動使用者是最具消費潛力的群體，因此針對移動使用者開發的移動銀行業務將具有很大的市場潛力，而且能夠推動移動電子商務的發展。移動銀行可以使客戶在異地對自己的帳務進行實時查詢、交易，方便、省時，降低成本，同時安全可靠，機動靈活。客戶可以在任何時間，任何地點進行交易，節約了去銀行的時間。出差或旅遊在外仍可享受銀行服務。4.3嵌入式移動資料庫非常有助於提高實地調查/工作的效率煤氣、水電等公用事業檢查員查驗資料就是一個很好的應用例項，目前一般的檢查員仍然是將檢驗的資料記錄在紙上。如果利用移動計算機記錄和傳輸資料，遇到糾紛時還可以實時地查詢歷史記錄，這將使得我國的公用事業單位的收費工作大大地改善。除了上述主要應用之外，移動資料庫技術還在零售業、製造業、金融業、醫療衛生等領域展現了廣闊的應用前景。隨著移動計算、移動資料庫和無線資料通訊等相關技術迅猛發展，移動資料庫將成為資訊社會的重要支柱。5.總結 本文給出嵌入式移動資料庫的定義，描述了嵌入式移動資料庫的體系結構並簡單分析它的特點，然後詳細分析了嵌入式移動資料庫的關鍵技術，最後展望了嵌入式移動資料應用前景。嵌入式移動資料的相關技術研究不斷取得進步，這為嵌入式移動資料的成熟應用打下了堅實的基礎。參考文獻1 李東，曹忠升，馮玉才，等. 移動資料庫技術研究綜述[J]. 計算機應用研究，2000(10): 4~72 Madria S K，Mohania M，et al. Mobile data and transaction management. Information Science 141 (2002) 279~3093 Antonio Si， Hong va Leng. Query optimization for broadcast database. Data & Knowledge Engineering 29 (1999) 351~3804 王珊，丁治明，張孝. 移動資料庫及應用[J]. 計算機應用， 2000，20(9)