实时数据库系统分析与应用

图 １ 实时系统核心功能模块图
同的抢 占方式及其各方面的代价 ， 需要 Ｒ Ｄ Ｓ Ｔ Ｂ 仔细决策。调度模型确定事务的优先级分配策略、 调度算法 、 互相冲突的解决 （ 并发控制） 策略及其机制、 控制事务正确及有效地执行。Ｒ Ｄ Ｓ Ｔ Ｂ 的调度模型还应有一定的 “ 可调度性” 贝 预ｉ 能力及“ ０ 应急处理” 能力 ， 不但要确保事务执行结果 （ 包括返 回数据的状态及产生的数据库 状 态 ） 确性 ， 要保 证 其执 行 在结 构 、 正 还 行为 、 间上 的正确 ， 时 即要正 确 实现 事务 间 的结构 、 为 、 间相关 性 行 时
Ｒ Ｄ Ｓ的 实 时 性 管 理 ， 要 ＴＢ 主 是为 事 务 提 供 时 问调 度 和 资 源 分 配 ， 括 数 据 实 时 性 和 事 务 实 时 包
性。数据实时性是现场 Ｉ Ｏ数据 的 更新周期 ， 一般数据 的实时性主要 受现 场 设 备 的 制 约 。事 务 实 时 性
是 指数 据库 对其 事 务处 理 的速 度 ，
０ 引 言
随着实时操作系统的应用 ， 实时数据库系统 Ｒ Ｄ Ｓ Ｒ Ｄ Ｓ— ｅｌ ｉｅ ａ Ｂ ｓ Ｓｓ ｍ 已经成为企业 Ｔ Ｂ （ Ｔ Ｂ Ｒ ａ Ｔｍ ｔ ａ ｙ ｅ ） Ｄａ ｅ ｔ
信息化 的基础数据平 台。它是数据库系统发展的一个重要分支 ， 是数据库 技术结合实时处理技术 的产物。
在流程行业 中， 为企业生产管理调度、 数据分析、 决策支持及远程在线浏览等提供实时数据服务和多种数据 管理功能。
１ Ｒ Ｄ Ｓ数据管理 的特 点 ＴＢ
实时事务管理 Ｒ Ｄ Ｓ是的核心环节 ， ＴＢ 事务实时性是指数据库对其事务处理的速度。通过实时事务调度
器实现实时事务管理功能 。实时事务调度器 ， 负责实时事务优先级的分配、 超载管理 、 并发控制和实时事务 调度 ， 是实现系统实时特性 的核心部件。
据库的分布式数据服务。为了支持企业众多的应用 ， 在数据管理一层还需要加入许多数据处理功能模块 ， 如 实时数据计算模块、 批次信息管理模块 、 历史数据压缩处理模块 、 仿真数据处理模块 、 查询索引管理模块 、 历
史数据引擎模块、 关系数据库连接 引擎模块 、 备份恢复处理模块 、 统计信息管理模块等 ； ）Ｔ Ｂ 需要有基 （Ｒ Ｄ Ｓ ￣
５ 结 束语
系统地分析 了大型实时数据库 的功能需求和应用环境 ， 提出了大型 Ｒ Ｄ Ｓ的功能设计思路 ， ＴＢ 该结构具 有弹性结构、 扩展能力强 、 内核心运行效率高 、 结构清晰 、 易于实现 、 分布式处理能力强等优点。同时针对实 时数据库系统主动性 的要求 ， 核心模块具体应用一期货交易服务系统 ， 通过在线数据无阻塞访问， 正常监测 、 诊断并能实现无人看守无故障服务 ， 但要保障数据更快捷安全 ， 在分布式实时数据库系统中， 还有待开了理
摘 要： 实时数 据库 系统是数据库技术 与实时 技术 的产物 。首 先介 绍实 时数据库 系统特 点和 数据模 块
，
体 系结 构 ， 再将其核心模块应 用于一个 ２ 小时不问断在线期货 服务 系统 。最后针对多用户阻塞问题 通 过 事 ４ 务处理 和并 发协 议技 术加 以解决 ， 使得系统正常安全 地运行 。 关键词 ： 实时数据库 系统 ； 事务管理 ； 发控 制 并 中图分 类号 ： Ｐ０． Ｔ ３２ １ 文献标识 码： Ａ 文章编号 ： ０８ ６２ （０ １０ — ０５ ０ １０ — ７２ ２ １）５ ０２ — ３
的话 ， 还可以向用户发送及时信息 ， 比如在线信息 ， 或者 Ｅ— ａ 邮件等。如果 问题没有在规定 的时间内解 ｍｉ ｌ 决， 那么系统能够记录下当前数据状态信息并写人历史记录 ， 并在错误 的用户进程破坏系统响应时间之前关
闭它， 或者阻止其他用户访问数据。这样才能确保系统正常运行 ， 数据安全有效 。
起的数据 库故 障， 能够 确
定事件 根源， 尽快 解决 问
图 ２ 不 间断业务 的期 货系统功能模块 图
题 ；３ 必须能够提供历史报表功能 ， （） 从而方便管理层进行趋势分析 ， 帮助资源规划 的决策 ， 并提供现场帮助
Ｄ Ａ解 决问题 ；４ 实现对数据库 日常运行情况进行主动式的健康监控 ， Ｂ （） 定期出具检测报告 ， 以发现问题 隐
第 ５期
刘雍 ： 实时数据库 系统 分析 与应用
患 。根据 需求 ， 设 计 如下 图 ２所 示功 能模块 。 可 ４ ２ 技 术解 决 多用 户 阻塞 问题 ． 该 系统 ２ ４小 时不 间断服 务 ， 用户 阻塞 在所 难免 ， 以必 须尽 可 能解 决 所 阻 塞问题 。实 时任务 调 度为 了满 足时 间 限制 ， 度各 独立 的任务 ， 最大 限度地 利用 资 源 （ Ｃ Ｕ的利用 ） 调 并 如 Ｐ 。
工进先进 的事务处理机制和更完备地并发控制协议。
参考文献 ：
［］ １ 陈焕怡 ． 电力系统实 时应用平 台建设技术探讨 ［］广东 电力 ， １ ， （０ ： ２． Ｊ． ２ ０２ １）２ ２ ０ ３ ０— ［ ］ 晓宇 ． ２ 宋 数据集成 与应用集成［ ． Ｍ］北京 ： 利水 电出版社 ， ０ ． 水 ２ ８ ０ ［］ ３ 赵淑芳 ． 分布式实 时数据库并发控制 ［］ 机 械管 理开发 ， ０９ ３ ： — ２ Ｊ． ２０ （ ）４ ４ ． １
时间特性是 Ｒ Ｄ Ｓ Ｔ Ｂ 的主要特点之一。数据 、 事件 、 活动都有与之相联 系的时间限制 ， 实时数据库系统必
须充分考虑时间特性 ， 包括考虑外部环境所施加的时间限制 、 系统性能所决定 的时间限制、 数据的时间一致
性所要求的时间限制 以及其它的时间限制。另外 ， 由于时间限制的存在 ， 除数据逻辑一致性和事务逻辑一致 性外 ，Ｔ Ｂ Ｒ Ｄ Ｓ的数据还存在的两种一致性约束条件——数据时态一致性和事务时态一致性 。
琼州学 院学报
（ １ 第 ８卷） ０ Ｉ ２１
大批量数据通讯和处理的性能提出了更高的要求 。 实际应用过程中， 参考上述数据管理功能模块 ， 为产生较高的运行效率和易用性 ， 可根据规模和需求方 便地进行裁减 ， 其实时系统核心功能模块如图 １ 所示。
３ Ｒ Ｄ Ｓ数据 实时管理 ＴＢ
Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ａｙ ｉ ｎ ｐ ｉ ｔ ｆＲＴＤＢＳ —Ｒｅ ｌＴｉ ｅ Ｄａ ａ ｓ ｙ ｔ ｍ ｃ ｏ — ａ ｍ ｔ Ｂａ ｅ Ｓ ｓｅ
ＬＩ Ｙｏ ｇ Ｕ ｎ
（ ｏｌ ｅｏ ｌ ｔ ｎｃＩｆ ｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ ， ｉ ｇｈｕＵ ｉｅｓｙＳｎａＨ ｉａ ７ ０２ Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｆ ｅ ｒ ｉ ｎ ｒ ａｏ ｎｉ ｅｉ ，Ｑｏ ｚｏ ｎｖｒｉ ，ａｙ ａｎｎ５ ２２ ，ｈｎ ） ｅ Ｅ ｃｏ ｏ ｉ ｎ ｎ ｎ ｔ ＡｂｔａｔＲ Ｄ Ｓ Ｒ ａ ｉｅＤ ｔＢｓ ｙｔｍ）ｓｔｅｐｏｕｔ ｆ ａａａｅｔｃｎｌｇ ｎ ｈ ｅｌｉｅｏｅ ｓ ｃ： Ｔ Ｂ （ ｅｌ ｍ ａ ａｅＳｓ ｒ Ｔ ａ ｅ ｉ ｈ ｒｄｃ ｏ ｔ ｓ ｈｏｏｙａｄｔｅｒａ ｔ ｎ ． ｄ ｂ ｅ ｍ
２ Ｒ Ｄ Ｓ数据 管理功 能模块 ＴＢ
ＲＤ Ｓ Ｔ Ｂ 数据管理功能按照应用层次主要分为如下三个部分 ： ①强大的数据集成能力 ， 也就是提供现场
各类数据源访问的统一接 口， 在分布式环境下集成现场各种设备的数据。通常 ， 系统还需要有 自定义的方式
连接特殊的数据源 ， 自 如 定义文件等 ； Ｒ Ｄ Ｓ ② Ｔ Ｂ 不仅能够存储管理流程企业所需要的各种数据 ， 包括现场实 时数据 、 历史数据 、 实验室数据 、 仿真数据、 组态信息、 系统运行信息 、 数据设备运行信息、 应用层的报表数据、 统计信息、 上层应用系统信息等 ， 还要能够对数据采集任务 、 数据访 问任务进行调度和管理 ， 从而保证实时数
数
据
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库 管 员
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警方式 ， 时通知相 应责 及 任人 ， 具有逐层汇报机制 ， 避免故 障 发生 ； ２ 对 于 （） 人 为或 者不 可避 免 问题 引
能 危险 预警 信息
模 块
为例 ， 计一分 布式实 时 设
数据 库 系统 ， 要 数 据 库 需 性能 和可 用性 具备 如下 功 能 ： １ 多 种 故 障 监 控 告 （）
Ｉ线 步 Ｉ 同 现 场
仿真数撕 息 线 颅洲 现场 仿 奠数｛； ： ｝ Ｉ
敞
诊断
模 型
故 信 障息
预酆 信息
收稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ４— ０ 作者简介 ： 刘雍（９ ９一） 女 ， １７ ， 四川阆中人 ， 琼州学院电子信息工程 学院 讲 师， 士， 究方向为数据库 系统、 硕 研 信息检 索． 基金项 目 ： 海南省高等学校计 算机 类课程教 学改革项 目（ Ｊｓ２ Ｌ Ｈ ＪＪＯ Ｏ一１ ） ９．
第１ ８卷 第 ５ 期
Ｖｏ． ８ Ｎｏ ５ １ １ ．
Ｊｕ ａ ｏ ｉｎ院学报 ｖｒｉ ｏｒ ｌ琼州学ｇｈ ｕＵ ｉ ｓｙ ｎ Ｑ ｏ ￣ｏ ｎ ｅ ｔ ｆ
２１ ０ １年 １ ０月 ２ ８日
Ｏ ｔ２ ． ０ ｌ ｃ． ８ ２ １
实 时数据库 系统分析 与应 用
刘 雍
（ 琼州学院电子信息工程 学院 ， 海南 三亚 ５ ２２ ） ７０２
而并发控制协议用来调度事务操作以保证数据一致性 ， 这里并发控制协议 ， 主动性是最重要 内容， 使得事务 对事件如数据修改作 出反应并执行相应动作 ， 根据优先级 的封锁协议 ， 使用动态调整 串行次序方法。 在此系统 中， 客户访问事务是随机的 ， 实时系统首先为每个事务被分配优先级和开始 时间戳 ， 当事务 到 达系统时其初始优先级根据最后期限和事务的紧迫性而定 ， 开始时间戳追加到初始优先级形成真正优先级。 这里所指的事务优先级是指带有开始时间戳的真正优先级 ， 因为开始时间戳是唯一的 ， 这样就确保了每个事 务的优先级是唯一的。根据优先级的变化 ， 系统能够监视阻塞的用户 ， 如果发现一个用户长期阻塞其他用户
及 执行 依赖性 。
川 ４ Ｒ Ｄ Ｓ数据 实 时应 ＴＢ
４ １ 实 例 需 求 及 功 ． 能模 块 现以 ２ ４小 时 不
．
１ 常据 肄数 １ 异 数 ｌ 常
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ｌ 型 Ｉ 分 模 ｒ 实 模 ｌ 析 侦
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问 断业 务 的期 货 系统 服务
本的任务管理模块才能满足实时数据库的基本要求和流程企业 的基本要求 ， 在此基础上还需提供更 多的外 部功能组件 ， 从而形成完整的企业实时数据库解决方案 。这些功能部件包括 ： 组态软件 、 监视软件 、 流程图软
件、 报表软件 、 数据源通讯侦听软件、 试验室数据输入软件 、 报警信息管理模块等。这些功能对分布式环境下
［］ ４ 彭茹． 实时数据库管理系统的分析和研究［］ 北京城市学院学报 ， １（ ）５ — ７ Ｊ． ２ １２ ： ５ ． ０ ６ ［］ ５ 吴超． 实时数据库的并发控制调度及系统设计［］计算机与信息技术， １（ ）４ － ７ Ｊ． ２ ０５ ： ４ ． ０ ５ ［］ ６ 实时数据库 ［Ｂ Ｏ ］ｈｐ／ ｂｉ ．ａ ｕｃｒ ｖ ｗ １１５６ｈ ． Ｅ ／ Ｌ ｔ ： ａ ｅｂｉ ．ｏ ／ｉ ／３６８．ｔ ｔ ／ ｋ ｄ ｎ ｅ ｍ
它可以是事件触 发方式或定 时触 发方式 。事件触发是 该事件一 旦 发生可 以立刻获得调度 ， 这类事件 可以得到立即处理பைடு நூலகம்， 但是 比较消耗 系统资源 ； 而定时触发是在一定时
间范 围 内获得调 度权 。
Ｒ Ｄ Ｓ必 须 采 用基 于 优 先 级 ＴＢ
和考虑定 时限制尤其是截止 期的 分配策 略 ， 资源使 用 的“ 中断 ” 策 略也 是 优先 级式 的 ， 以有 多种 不 可