嵌入式數(shù)據(jù)庫發(fā)展綜述

　隨著數(shù)據(jù)存儲的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫應用的范圍更加深入和具體。那些僅適用于PC機、體積龐大、延時較長的數(shù)據(jù)庫技術已不能滿足針對性較強的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的需求。而且隨著嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存和各種永久存儲介質(zhì)容量都在不斷增加，嵌入式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理量會不斷增加，那么大量的數(shù)據(jù)如何處理問題變得非?，F(xiàn)實。一種全新的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品——嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應運而生。

　　嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

　　實時性是嵌入式系統(tǒng)的一個重要特性，一些專家將嵌入式系統(tǒng)稱為嵌入式實時系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)庫的操作具有定時限制的特性，這里把應用于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或嵌入式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(ERTDBS)。嵌入式數(shù)據(jù)庫的名稱來自其獨特的運行模式。這種數(shù)據(jù)庫嵌入到了應用程序進程中，消除了與客戶機、服務器配置相關的開銷。嵌入式數(shù)據(jù)庫是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，也成為對越來越多的個性化應用開發(fā)和管理而采用的一種必不可少的有效手段。

　　嵌入式實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是近幾年才興起的一項新的數(shù)據(jù)管理技術。它以目前成熟的數(shù)據(jù)庫技術為基礎，針對嵌入式設備的具體特點，實現(xiàn)對移動設備和嵌入式設備上的數(shù)據(jù)存儲、組織和管理。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通常運行在大型的計算設備上，隨著計算設備的日益小型化，數(shù)據(jù)庫的小型化也日益迫切。

　　嵌入式數(shù)據(jù)庫在國外發(fā)展已有30多年的歷史，在國內(nèi)最近幾年才有了重視。在國內(nèi)外市場上近幾年比較活躍并且越來越受到廣泛重視和應用的是商用級嵌入式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　嵌入式實時數(shù)據(jù)庫基本特性

　　首先看看實時數(shù)據(jù)的特性：1)變化快;2)突發(fā)性強;3)數(shù)據(jù)間關聯(lián)性強，結構化。

　　實時數(shù)據(jù)管理對常規(guī)數(shù)據(jù)庫的挑戰(zhàn)：1)常規(guī)數(shù)據(jù)庫基于文件系統(tǒng)，速度慢;2)文件I/O、Buffer、Cache機制還引入文件操作不確定性;3)這些數(shù)據(jù)庫通常都是基于C/S架構，導致進程通信不確定性;4)尺寸通常不適應嵌入式系統(tǒng)應用的需求。圖1表明了常規(guī)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)使用的歷程。

　嵌入式實時數(shù)據(jù)庫的基本特性如下。

　　1. 嵌入性。嵌入式數(shù)據(jù)庫不僅可以嵌入到其他的軟件當中，也可以嵌入到硬件設備當中。由于嵌入式系統(tǒng)自身的特點，對數(shù)據(jù)的存儲和程序的運行都有較強的空間限制，所以嵌入式數(shù)據(jù)庫首先應該保證適當?shù)捏w積。并且由于 API 是根據(jù)用戶數(shù)據(jù)特征產(chǎn)生的，調(diào)用這些API就可以使用嵌入式數(shù)據(jù)庫管理實時數(shù)據(jù)，因此，嵌入式數(shù)據(jù)庫可以天然地與用戶程序集成在一起。圖2所示實時數(shù)據(jù)管理結構。

　　2.實時性。嵌入式系統(tǒng)通常是緊湊系統(tǒng)，即小系統(tǒng)。對于大量實時數(shù)據(jù)需要管理，實時性和嵌入性是分不開的。只有具有了嵌入性的數(shù)據(jù)庫才能第一時間得到系統(tǒng)的資源，對系統(tǒng)的請求在第一時間內(nèi)做出響應。但是，并不是具有嵌入性就一定具有實時性。要想嵌入式數(shù)據(jù)庫具有很好的實時性，必須做很多額外的工作。

　　如McObject公司的eXtremeDB 首先是一個實時數(shù)據(jù)庫，而后才是嵌入式數(shù)據(jù)庫。由于實時數(shù)據(jù)管理對時間空間效率的要求非常高，完成同樣工作的資源要求更少。因此，在資源緊湊型系統(tǒng)中， 其優(yōu)點就顯示出來了。所以， eXtremeDB 開銷較小并與應用程序天然集成實現(xiàn)嵌入，這并不意味著 eXtremeDB 只能管理小系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫是嵌入式的，但并不要求應用系統(tǒng)是嵌入式的。應用系統(tǒng)可以是嵌入式系統(tǒng)如手機、家庭網(wǎng)關、機頂盒、數(shù)字電視等，也可以是桌面系統(tǒng)或服務器系統(tǒng)如核心路由器、呼叫中心、金融交易系統(tǒng)等。

　　3.嵌入式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常作為嵌入式系統(tǒng)的應用軟件出現(xiàn)，系統(tǒng)常常在無人干預的情況下運行，需要具備較高的可靠性。同時要求數(shù)據(jù)庫操作具備可預知性，而且系統(tǒng)的大小和性能也都必須是可預知的，這樣才能保證系統(tǒng)的性能。

　　4.從目前嵌入式應用的發(fā)展趨勢來看，嵌入式數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)必須充分體現(xiàn)系統(tǒng)的可定制性，即系統(tǒng)選擇的技術路線要面向具體的行業(yè)應用。

　　5. 跨平臺的實時數(shù)據(jù)管理方案。首先嵌入式場合硬件和軟件的平臺是千差萬別。所以嵌入式場合的數(shù)據(jù)庫必須能夠支持非常多的平臺，嵌入式系統(tǒng)的平臺種類繁多，因此嵌入式數(shù)據(jù)庫應有一定的可移植性，以適用于不同的軟硬件平臺。

　最后，嵌入式數(shù)據(jù)庫和我們現(xiàn)在常見的企業(yè)級數(shù)據(jù)庫有很大的區(qū)別。雖然，從名字上看，二者有著太多的相似性，但卻有著本質(zhì)的根本性的區(qū)別。由于嵌入式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在運行環(huán)境和運行方式上與常見的企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有很大差別，因此，傳統(tǒng)的企業(yè)數(shù)據(jù)庫如Oracle、Sybase等在實時嵌入式環(huán)境下很難發(fā)揮作用，尤其在一些實時性要求很高的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫更顯得無能為力。 [!--empirenews.page--]
　應用領域

　　嵌入式數(shù)據(jù)庫在國外30多年的歷史中以其優(yōu)越的性能，應用于各行各業(yè)的實時數(shù)據(jù)管理中，在全球各個關鍵任務平臺中擔任重要角色。如圖3所示。

　　下面僅結合eXtremeDB嵌入式數(shù)據(jù)庫的應用情況，介紹一些應用領域。

　　*消費電子及網(wǎng)絡設備

　　目前在中國消費類電子比較火熱，它包含的范圍也非常廣。如：個人消費相關的PND(便攜式導航設備)、移動電話、PDA、智能手機等;信息家電和智能辦公相關的機頂盒、家用多媒體盒、互聯(lián)網(wǎng)電視接收裝置。用戶可以通過智能手機、PDA等設備直接訪問企業(yè)后臺的相關應用數(shù)據(jù)庫，實時處理關鍵業(yè)務，以提升企業(yè)一線業(yè)務人員的工作效率。

　　*軍工和航空航天

　　嵌入式數(shù)據(jù)庫以其良好的可靠性和卓越的實時性被廣泛地應用于軍事、航空航天等高精尖技術及實時性要求極高的領域中，如衛(wèi)星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。

　　*工業(yè)控制

　　工業(yè)控制的基本方式是一個反饋的閉環(huán)或半閉環(huán)的控制方式。隨著工業(yè)控制技術的發(fā)展，簡單的數(shù)據(jù)采集方式和反饋方式基本上很難滿足要求。采用嵌入式數(shù)據(jù)庫即能夠進行高速的數(shù)據(jù)采集，也能夠快速地反饋。因此，在一些核電站監(jiān)控裝置、化學工廠系統(tǒng)監(jiān)控裝置、電話制造系統(tǒng)監(jiān)控裝置、汽車引擎監(jiān)控裝置及工業(yè)級機器人中有廣泛應用。

　　此外，還有其它一些專門的移動應用，如鐵路交通控制系統(tǒng)、醫(yī)療電子等方面。嵌入式數(shù)據(jù)庫將隨著各種移動設備、智能計算設備、嵌入式設備的發(fā)展而迅速發(fā)展。

　　未來趨勢

　　隨著嵌入式系統(tǒng)的擴大，嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)不再像過去那樣幾個人就可以完成整個系統(tǒng)的開發(fā)，需要更多的人組成團隊。嵌入式軟件的需求分析和品質(zhì)管理也變得越來越復雜，開發(fā)周期也逐漸拉長。為了解決這些問題，引進第三方成熟的數(shù)據(jù)庫技術或解決方案變得非?，F(xiàn)實。專業(yè)的嵌入式數(shù)據(jù)庫廠商也逐漸進入了人們的視野。

　　對于未來嵌入式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢，美國McObject公司亞太區(qū)副總裁杜虎生先生認為，“運用成熟的嵌入式數(shù)據(jù)庫技術可以降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期，使開發(fā)者能夠?qū)⒏嗟木Ψ旁跇I(yè)務邏輯的處理上，而不用花大把的金錢和精力來處理數(shù)據(jù)，對整個社會的資源也是一種節(jié)約。”杜虎生先生還表示，嵌入式數(shù)據(jù)庫與各種硬件設備的廣泛結合，不僅能夠?qū)⑵髽I(yè)現(xiàn)有的信息以各種方式聯(lián)合起來。更重要的是，企業(yè)因此可以將更多的設備集成到企業(yè)IT系統(tǒng)中來加以利用和控制，這將是下一代嵌入式數(shù)據(jù)庫和下一代嵌入式系統(tǒng)所能夠帶來的利益。目前國內(nèi)許多嵌入式軟件技術人員經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的困惑，經(jīng)過開源的摸索和自主開發(fā)的嘗試，許多開發(fā)者正逐漸意識到商用數(shù)據(jù)庫的必要性。

　　嵌入式數(shù)據(jù)庫將會使人們希望隨時隨地存取任意數(shù)據(jù)信息的愿望成為現(xiàn)實，嵌入式數(shù)據(jù)庫將無處不在。