嵌入式数据库

嵌入式移动数据库探秘(安阳工学院，河南安阳455000)摘要：目前，随着移动技术的进展及智能移动终端的普及，人们对移动数据库实时处理和治理要求不断提高。

嵌入式移动数据库越来越体现其优越性，嵌入式移动数据库技术已经成为一个十分活跃的研究领域，并引起了越来越广泛的关注。

本文阐述了嵌入式移动数据库的概念，应用环境的特点，及其目标的实现。

并探讨了嵌入式移动数据库的几种关键技术。

XX：100-3044(20XX)01―10031―011 引言社会进入信息时代，人们的生活方式也发生了巨大的变化，现代科技已经为人们的交流和沟通提供了方便的工具，时代要求人们随时随地访问信息并得到服务，实现无约束自由通信和共享资源的理想目标．这是一种更加灵活、复杂的分布计算环境，人们称之为移动计算(Mobile Computing)。

移动计算系统不同于传统分布计算系统，它是由同定结点和移动结点构成的分布计算系统，具有移动性，频繁断接性，XX络条件多样性、XX络通信的非对称性、系统的高伸缩性和低可靠性以及电源能力的有限性等特点。

这些特点使得传统的分布式数据库技术不能支持或是不能有效地支持移动计算环境。

因此，必须对已有的传统的分布式数据库加以改进，或者重新设计，形成一种能全面支持移动计算环境的数据库技术，即移动数据库(Mobile Dtbse)。

可以预见，在不久的将来移动数据库一定会在更多的领域中发挥不可替代的作用。

2 移动计算与嵌入式移动数据库的简介移动计算是一种新型的技术，它使得计算机或其他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ZY信息系统相互作用．分担ZY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。

所谓移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。

由于移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、PD、车载设备、移动电话等嵌入式设备中，因此，它又被称为嵌入式移动数据库系统。

OpenBASE Lite V2.1 技术白皮书2011年10月引言随着计算机及相关技术的不断发展，嵌入式产品由于其智能化、小型化、便携式等特点，已普遍应用于我们的生活，比如智能手机、掌上电脑、个人数字助理（PDA）等。

它们大多基于Symbian、Windows Mobile、Android、Embeded Linux 等嵌入式操作系统平台，具有体积小、专为移动使用而设计，相对较小的内存和计算能力，偶尔连接到计算机网络等特点。

尽管仍有诸多限制，许多商业应用，如移动办公，销售自动化，移动保健及网上购物等，已经与移动设备进行了很好的整合。

随着嵌入式系统的发展，用户需要处理大量而复杂的数据。

自定义、使用本地文件管理数据的模式已不能满足应用要求。

而嵌入式数据库提供了可靠、高效的数据管理模式。

OpenBASE Lite正是这样一款专门为运行在嵌入式设备上的应用而设计的安全可靠、无需管理的嵌入式关系型数据库管理系统，它提供了丰富的SQL语法，灵活标准的接口和组件，使开发人员在开发嵌入式软件时，面对熟悉的开发环境。

产品介绍OpenBASE Lite是一个典型的轻量级数据库，定制的数据库引擎所占用的系统资源可在250KB到600KB之间伸缩，可支持多种桌面操作系统、主流嵌入式系统平台及不同的处理器。

作为一款功能全面的关系型数据库系统，OpenBASE Lite通过支持标准的SQL语法、完整的事务特性、灵活的备份/恢复机制等功能，能够在嵌入式环境下沿用关系数据库的经验继续来进行应用的开发。

OpenBASE Lite提供了开放的标准化开发接口JDBC、ODBC、，便于开发人员访问嵌入式设备上的数据。

OpenBASE Lite支持零管理，自调优机制，并提供了图形化管理工具，使得管理变得十分方便。

OpenBASE Lite提供了内存数据库运行模式，提供高速的数据访问与更新能力。

产品特色1.完善的数据管理功能OpenBASE Lite嵌入式数据库具有完善的数据管理功能，提供了对SQL92标准子集的支持；提供对标准数据类型以及BLOB/CLOB类型的支持；支持数据库完整性控制；具有完整的数据管理能力，可以处理GB级的数据量；并提供对空间数据的管理能力。

sqlite介绍SQLite是一种轻量级的关系型数据库管理系统。

它不需要运行在独立的服务器上，它是一个嵌入式数据的数据库引擎。

SQLite是在遵循BSD许可证下发布的自由软件，可以在商业软件中免费使用。

SQLite 的默认API是基于SQL92标准的，其访问控制是基于文件的，没有服务器进程，使用起来非常简单方便，可以在需要快速开发的应用程序中使用。

SQLite主要特点包括：1、轻量级：SQLite是单库文件，体积小，经过压缩后仅有几百KB，非常适合轻量级的应用场景。

它的小巧尺寸和高效使用，将使它在应用程序领域得到广泛的应用。

2、嵌入式：SQLite不需要安装，在应用程序中直接使用即可，这是非常方便的。

因此，SQLite适用于嵌入到其他应用程序中，例如桌面应用程序、移动应用程序、计算器等。

3、SQL兼容性：SQLite支持大部分SQL语法，如SELECT，INSERT，UPDATE，DELETE等SQL语句，以及索引、存储过程、触发器等高级特性，能够满足大部分应用程序的需求。

4、跨平台：SQLite可以在Windows、Linux、Android、iOS等操作系统上运行，且原项目支持20多编程语言（例如: C、C++、Java、Python、Perl、Ruby）。

对于移动应用开发者来说，SQLite是一个理想的选择。

5、高效性：SQLite是一种非常高效的数据库管理系统，它可以快速的插入和读取数据，同时还支持多线程和事务操作，这样可以保证数据的安全性和一致性。

也正因为这些特点，SQLite成为许多应用程序的前端数据库。

6、可靠性： SQLite的存储引擎使用完整性和稳定性方面的技术，和其它数据管理系统一样能确保数据无损坏。

SQLite支持原子性、一致性、隔离性和持久性，能够确保在任何情况下，数据都不会丢失或错误。

综上所述，SQLite是一种非常优秀的关系型数据库管理系统，它支持SQL语法，具有嵌入式、高效性、可靠性、跨平台及轻量级等优点，所以在很多应用程序中都被广泛使用。

东软集团有限公司中间件技术分公司凭借着多年积累的数据库系统和嵌入式系统的开发经验，在大型数据库管理系统OpenBASE的基础上，研究开发了嵌入式数据库系统OpenBASE Mini。

OpenBASE Mini在最初的设计时就定位在易学、易用、安全、标准的前提上。

易学就是使用户在具备了一定的数据库开发经验的基础上只需要简单的学习就可以掌握OpenBASE Mini系统的开发；易用就是系统维护方便，系统各种操作简单；安全就是为用户提供了安全可靠的系统管理手段；标准就是支持目前国际通用的各种数据库标准，方便系统的开发和移植。

产品特色微小内核结构(Small Foot-print)考虑到嵌入式设备的资源有限，OpenBASE Mini采用微型化技术实现，具有微小内核结构。

目前的最小应用系统为50K左右。

可以满足嵌入式应用的需求。

今后还会进一步降低该指标。

对标准SQL的支持OpenBASE Mini提供了对标准SQL的支持。

支持SQL92标准的子集，支持数据查询（连接查询、子查询、排序、分组等）、插入、更新、删除多种标准的SQL语句，充分满足嵌入式应用开发的需求。

事务管理功能具有事务处理功能，自动维护事务的完整性、原子性等特性；支持实体完整性和引用完整性。

完善的数据同步机制数据同步是嵌入式数据库最重要的特点。

通过数据复制，可以将嵌入式数据库或主数据库的变化情况应用到对方，保证了数据的一致性。

它具有以下的特点：1）提供多种数据同步方式。

具有上载同步、下载同步和完全同步三种同步方式。

2）具有完善的冲突检测机制和灵活的冲突解决方案，具有冲突日志记录功能。

3）支持快速同步。

系统同步时，只传递变化的数据，节省了大量的同步时间。

4）支持表的水平分割和垂直分割复制，最大限度地降低了嵌入式数据库的大小。

5）支持异构数据源连接同步。

可以用支持ODBC的异构数据源作为主数据库和嵌入式设备上的数据库进行数据同步。

6）具有主动同步的功能。

嵌入式移动数据库应用分析摘要:本文对嵌入式移动数据库的概念、结构、特点、技术、应用进行了详细介绍。

关键词:嵌入式移动数据库1 嵌入式系统简介1.1 嵌入式系统的产生嵌入式系统诞生于微型机时代,经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后,便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。

直接在嵌入式处理器与外围集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机,即微控制器的智能化电子系统。

即便有处理器内核,也是嵌入式处理器而非通用微处理器。

1.2 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。

1.3 嵌入式系统的独立发展道路嵌入式系统的微控制器(mcu)发展道路,是一条摆脱“专用计算机”羁绊,独立发展的道路。

这是一条由intelmcs51单片机、idcx51实时多任务操作系统开辟的单片机独立发展的道路。

mcs51是一个在微电子学、集成电路基础上,按照嵌入式应用要求,原创的嵌入式处理器。

mcs51原创的体系结构、控制型的指令系统与布尔空间、外部总线方式、特殊功能寄存器(sfr)的管理模式,奠定了嵌入式系统的硬件结构基础;idcx51是专门与mcs51单片机配置,满足嵌入式应用要求原创的实时多任务操作系统。

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。

基于嵌入式的数据库设计文章提出了基于嵌入式的简单数据库设计。

设计了以S3C2440A微处理器作为数据库数据采集的硬件控制核心，然后指出了嵌入式下数据库的需求特点，对在ARM-Linux下的SQLite数据库的体系进行分析，再结合ARM-Linux开发板给出了如何实现SQLite数据库的具体方法。

标签：嵌入式；SQLite数据库；ARM-Linux开发平台引言现有的RTU多基于ARM7开发板上的程序植入和数据库管理，对于多线程的数据管理，以及种类繁多的第三方数据接口，显得力不从心。

本课题拟在ARM9处理器上进行数据库的建立，对底层的数据采集，并对采集数据进行历史保留和远程管理。

其中，数据库的建立运用可基于嵌入式系统的小型数据库SQlite，SQLite是一款嵌入式数据库，没有独立运行的进程，在所服务的应用程序在应用程序进程空间中是共同存在的。

它与应用程序的代码也是一起的，作为它所服务程序的一部分，同时提供了丰富的数据库接口；而对数据采集，则由底层设备驱动程序完成。

1 数据库数据采集的硬件平台设计为了实时的对现场数据的采集和传输，我们采用功能强大的ARM9作为主控处理器，外接相关功能模块，在ARM9处理器上嵌入Linux操作系统，其强大的多任务和多线程以及设备独立性能够较好的发挥ARM9强大的控制功能。

现场数据采集主要由：数字量输入、输出模块、模拟量输入模块组成。

数字量输入模块将外部采集的数据经过处理输入到ARM9处理器；模拟量输入模块采集外部输入的模拟量；数字量输出模块采集主控处理器的输出量。

如图1所示。

图1 硬件系统主要构成图数据的存储和传输部分主要包括S3C2440A微处理器、存储器模块、数据通信模块、RS458模块、以太网模块、无线功能模块等。

该处理器是基于ARM920T 核心的16/32位的精简指令集（RISC）微处理器，S3C2440A为手持设备和一些小型应用提供了低耗能、低价格、高性能提供了一个绝佳的选择。

浅析嵌入式移动数据库关键技术摘要：移动数据库涉及的理论与技术涵盖了当今计算机和通信领域的最新成果，其中实现移动数据库的关键就是在于在移动环境下如何进行数据管理。

在嵌入式移动数据库中要考虑很多传统数据库不需要考虑的问题，例如，网络条件多样性、可靠性低、一定数据查询等等。

嵌入式移动数据库的关键技术能够解决上述这些问题。

本文主要对嵌入式移动数据库中的“移动数据复制和缓存技术”、“移动数据广播技术”关键技术进行了分析。

关键词：嵌入式；移动；数据库；关键技术引言随着嵌入式系统的快速发展，移动办公、移动通信等移动服务理念诞生了，人们对获取信息的方法、时间等提出了越来越多的要求，在这种需求的推动下，嵌入式移动数据库出现了。

嵌入式移动数据库已经受到了人们的重视，研究表明，实现嵌入式移动数据库的关键就是进行数据管理的关键技术。

本文对这些关键技术进行了分析。

嵌入式移动数据库系统体系结构嵌入式移动数据库系统是固定节点和移动节点构成的分布式数据库系统。

嵌入式移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。

嵌入式移动数据库系统的体系结构如图1所示。

嵌入式移动数据库关键技术移动数据复制和缓存技术解决移动数据库断接性问题上有很多技术，但是移动数据复制和缓存技术是最为关键的技术。

传统的复制和缓存技术都是假设客户机和服务器之间是经常保持连接的，基于这个前提来进行一致性的维护。

而在移动计算中，这种方法是不适用的。

至今，已经有多种移动复制算法产生，其中三层复制体系结构是最典型的一个算法，本文主要以三层复制体系结构来对复制进行介绍。

第一层的复制是服务器之间进行的数据复制，在服务器端，建立服务器群，这些服务群之间、服务器单体之间采用的是高速网络对等连接。

为了能够提升整个系统环境的性能，在数据访问阶段，采用了一种弱一致性服务器级复制的数据复制策略。

第二层复制就是指在数据库中，有一些业务数据在正常业务情况下使用的频率比较高，服务器把这些数据从数据库中检索出来，作为一个共享的数据池，然后利用无线网络的广播功能，把这些数据通过mss向网络中的各个节点单元进行广播出去，这种数据的复制方式其实是利用无线广播信道上的数据复制，我们也把它称为“空中数据复制技术”。

sqlite发展历程SQLite是一种轻量级的、开源的关系型数据库管理系统。

它在应用程序中广泛应用，特别是在嵌入式设备和移动应用中。

SQLite具有高效、可靠、稳定等特点，与其他关系型数据库系统相比，SQLite在小型项目和独立开发者之间非常受欢迎。

下面是SQLite发展历程的简要介绍。

1996年，Richard Hipp在阅读了一份由菲利普·拉森（Philip A. Nelson）撰写的标题为“Embedded SQL application program interface”，并在一个星期内独立地实现了一个名为SQLite的数据库引擎。

当时，SQLite还是一个小型的嵌入式数据库引擎，其中包含了创建和管理数据库的基本功能。

1999年，Hipp决定开放源代码，并将SQLite发布为开源软件。

2001年，SQLite 在德国被用于读写记忆体的超微电机车，在美国创建提示系统和数据记录在和许多其他应用的数据库模板中，展现了其在嵌入式设备领域的广泛应用。

2003年，SQLite发布了2.0版本，这一版本引入了对异步I/O的支持，提高了数据库的并发性能。

此后，SQLite开始得到越来越多的关注和使用。

2004年，Apple公司在其操作系统Mac OS X上开始使用SQLite，并将其作为内置的基础数据库引擎。

之后，Apple还在iPhone和iPad等设备上使用SQLite作为内置的数据库引擎。

2006年，SQLite发布了3.0版本，这一版本引入了对触发器、视图和外键约束等高级功能的支持，使得SQLite的功能更加完善。

2010年，SQLite发布了3.7版本，这一版本引入了对全文检索的支持，并进一步提升了性能和可靠性。

2012年，SQLite发布了3.7.13版本，这一版本引入了对JSON 数据类型的支持。

2014年，SQLite发布了3.8版本，这一版本引入了对写时复制（Write-Ahead Logging）的支持，提高了数据的并发性能和安全性。

移动Agent嵌入式移动数据库详解及实现查询优化随着网络技术的迅速发展和不断渗透，在任何地点和任何时候都能接入网络获取各种信息，必将成为21世纪人类的普通要求；同时，移动通信技术的进步和人们对移动数据处理需求的不断提高，与各种智能通信设备紧密结合的嵌入式移动数据库技术已经得到了学术界、工业界、军事领域、民用部门等各方面的高度重视。

移动计算和移动数据库技术将使得这种需求得以实现。

移动数据库是移动计算环境中的分布式数据库，由于移动数据库的应用大都嵌入到诸如掌上电脑、PDA、车载设备等移动通信设备中，故移动数据库有时也称为嵌入式移动数据库。

在数据库系统的研究历史中，传统的分布计算与分布数据库的研究是基于有线网络和固定主机的。

这些都采用了一些默认的隐含假设，例如固定网络连接、对等通信代价、主机节点固定不变等。

但进入20世纪90年代以来，随着移动通信技术和网络技术迅速发展，加之移动计算机和移动通信设备的大量普及，许多计算节点可以在移动过程中与网络建立连接，使得上述假设条件不成立。

移动计算环境具有移动性、低带宽、频繁断接性、网络通信的非对称性、电源电力的有限性等特点，使得传统分布式数据库中的方法和技术不断直接应用于移动数据库。

目前，移动数据库的应用与研究正在成为学术界的一个研究热点，有大批学者投入到这一新的研究领域。

1 嵌入式移动数据库的体系结构在传统的分布式计算系统中，各个计算节点之前是通过固定网络连接并保持网络的技术连接性的，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丰计算系统。

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。

移动数据库系统的结构如图1所示。

其中，移动客户机MC（Mobile Client）包括便携式电脑、PDA等；MSS（Mobile Support。

h2数据库使用场景
1H2数据库介绍
H2数据库是一种嵌入式数据库系统，它是一个免费的，可用于嵌入式，单机环境的非常小的Java SQL数据库引擎，比较类似于Derby、HSQLDB等其他嵌入式数据库引擎。

H2数据库可以被嵌入到任何Java应用程序中，它的JAR文件只有1.4M，非常的小巧。

H2数据库的控制界面是基于Java的Swing的，而且拥有全部的JDBC2、3、4功能。

它可以作为内存数据库，也可以作为持久化数据库，使用它可以非常方便的构建嵌入式式应用程序。

2H2数据库使用场景
（1）企业应用开发场景.企业应用开发一般会涉及到多种使用情况中，需要一个支持可靠，容量大，运行稳定，响应迅速，性能高的数据存储环境，H2数据库作为一种嵌入式数据库满足这一特性，所以非常适合企业应用的开发场景。

（2）桌面应用开发场景.桌面程序作为一般用户使用的软件，其特点是安装简单，不依赖外部数据库，可在本地文件中存储数据，因此可以使用H2数据库构建简单的桌面应用。

（3）移动应用开发场景.移动应用本身具有资源受限，运行环境不稳定等特点，如果在移动端采用传统的数据库引擎可能会出现资源
占用过大，性能不佳等问题，使用H2数据库可以有效的解决移动端的数据库需求，确保其较高的性能。

同时，H2数据库可以适用于“云计算”，“虚拟化”，“容灾”，“事物处理”，“大批量计算”等场景。

它深受测试开发，小型应用程序开发和学习用途的喜爱。

所以，H2数据库拥有灵活性强，操作方便，性能稳定等特点，可以被应用于以上用途中。

在企业应用开发，桌面应用开发以及移动应用开发场景中，H2可以被应用到丰富企业遗产数据，收集和管理位置信息，构建强大的社会网络应用程序等。

2012.No10 0塔底压力（MPa）: 0.08塔顶温度（℃）： 75出塔气体CO2%（V）： 99.83.3 工艺流程说明根据松南气田气源条件和净化度要求，结合MDEA技术特点，脱碳工艺决定采用部分再生工艺。

来自集气站分离器的原料天然气，自下部进入吸收塔，在塔内与自上而下流动的MDEA溶液逆流接触，原料天然气中大部分CO2被MDEA溶液脱除，湿净化天然气由吸收塔塔顶出来经冷却分离分水后，至下游天然气脱水装置进行脱水处理；吸收塔塔底出来的MDEA富液经能量回收后进闪蒸塔闪蒸出溶解烃后，从再生塔的上部进塔，在再生塔内自上而下流动，经减压解析出吸收的CO2，并在再生塔中间经蒸汽加热，使之维持溶液温度。

由再生塔塔底出来的MDEA贫液经冷却后，再次由贫液泵送入吸收塔上部，完成溶液的循环流程，为保持再次循环溶液的清洁，约15%的富液进行溶液过滤清除杂质。

从闪蒸塔闪蒸出的烃类气体，经冷却分离水分后，送燃烧系统。

为维持系统水平衡，系统回流液及补充软水由补液泵送回再生塔底部。

3.4 主要工艺控制要求（1）入吸收塔贫液流量：185-390m3/h；（2）入吸收塔贫液温度：70℃ ；（3）MDEA贫液中酸气含量不大于22L酸气/L溶液；（4）再生塔顶压力：0.06Mpa。

可以通过调节溶液泵流量、循环水量、蒸汽流量等方法进行调整。

3.5 工艺流程图脱碳系统工艺流程图见图3-14 结论通过对各种脱碳方法的比较，可以看出MDEA法是松南气田天然气脱除CO2的最佳选择，此工艺具有以下优点：①CO2脱除率高，最高可脱除至0.1%，很容易满足工艺要求；②可同时脱除硫化物；③溶液的吸收能力强；④热能耗低；⑤溶剂损失少。

参考文献[1]张学元, 邸超, 雷良才. 二氧化碳腐蚀与控制. 北京: 化学工业出版社, 2000.[2]张宏伟. MDEA溶液脱碳工艺的应用. 小氮肥设计技术 VOL.26 NO.2,2005[3]冯叔初.《油气集输与矿场加工》中国石油大学出版社东营 P397-399摘 要 随着智能移动终端的普及和移动计算技术的发展，人们对移动数据实时处理和管理要求的不断提高，移动数据库逐步走向应用，嵌入式移动数据库也体现出其优越性。