嵌入式移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)查詢
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移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用大多嵌入到諸如掌上電腦、PDA等移動通信設(shè)備中，屬于移動環(huán)境下的分布式數(shù)據(jù)庫。移動計算是隨著移動通信、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、分布式計算等技術(shù)的發(fā)展而興起的新技術(shù)。移動計算技術(shù)將使計算機或其他信息智能終端設(shè)備，在無線環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及資源共享。它的作用是，與中央信息系統(tǒng)相互作用，分擔(dān)中央信息系統(tǒng)的計算壓力，將有用、準確、及時的信息提供給任何時間、任何地點的任何客戶。移動計算環(huán)境比傳統(tǒng)的
計算環(huán)境更為復(fù)雜和靈活，具有移動性、低帶寬、頻繁斷接性、網(wǎng)絡(luò)通信的非對稱性、電源能力的有限性等特點，這使得傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫中的方法和技術(shù)不能直接應(yīng)用于移動數(shù)據(jù)庫。
根據(jù)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫自身所具有的特點，采用與普通數(shù)據(jù)庫不同或更優(yōu)的查詢策略變得尤為重要。本文介紹了位置相關(guān)查詢優(yōu)化和數(shù)據(jù)廣播兩種普遍用于移動數(shù)據(jù)庫查詢的方法，結(jié)合移動數(shù)據(jù)庫中的緩存技術(shù)，分別從合理分配嵌入式移動數(shù)據(jù)庫資源和在一定程度上解決移動數(shù)據(jù)庫的斷接問題這兩點，實現(xiàn)嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化。
1 位置相關(guān)查詢優(yōu)化
1．1 嵌入式移動數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系及特點
在傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)中，各個計算節(jié)點之間是通過固定網(wǎng)絡(luò)連接并保持網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接性的，而移動計算系統(tǒng)改變了這種假設(shè)條件。移動計算系統(tǒng)是固定節(jié)點和移動節(jié)點構(gòu)成的分布計算系統(tǒng)。
移動計算的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有自身的特點：移動性、斷接性、帶寬多樣性、可伸縮性、弱可靠性、網(wǎng)絡(luò)通信的非對稱性、電源能力的局限性等。
移動數(shù)據(jù)庫的計算環(huán)境是傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫的擴展，可以看作客戶端與固定服務(wù)器節(jié)點動態(tài)連接的分布式系統(tǒng)，因此移動計算環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種動態(tài)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于移動數(shù)據(jù)庫在移動計算的環(huán)境下應(yīng)用在嵌入式操作系統(tǒng)之上，所以它具有微小內(nèi)核結(jié)構(gòu)、支持標準SQL、事務(wù)管理功能、完善的數(shù)據(jù)同步機制、支持多種連接協(xié)議、完備的數(shù)據(jù)庫管理功能，以及支持多種嵌入式操作系統(tǒng)的特點和功能需求。
1．2 位置相關(guān)查詢優(yōu)化方式
在移動數(shù)據(jù)庫中，存在著與位置相關(guān)信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關(guān)的，即使是同一個問題，在不同的地方所得查詢結(jié)果是不同的。
位置相關(guān)查詢是查詢條件中隱含有查詢者所在位置信息的查詢。其查詢處理不同于普通數(shù)據(jù)庫查詢處理，它要將移動用戶的位置信息加入到查詢條件中，并附加必要的語義信息(如“最近的”等)。類似的位置相關(guān)查詢是一類很重要的查詢問題，例如司機查詢最近的加油站、救護車查詢最近的醫(yī)院、旅客查詢最近的飯店等。一般可以把這類地址相關(guān)查詢表示為：
其中：“x1，x2，．，xn”表示移動用戶對象；Users表示所有移動用戶的集合；loc表示記錄移動用戶最近報告的地址(無線單元的ID)；C(11，12，．，ln)是關(guān)于地址“11，12，．1n”的n元約束條件；W(x1，x2，．，xn)是關(guān)于對象“x1，x2，．，xn”非地址屬性的n元約束條件。
2 數(shù)據(jù)廣播
2．1 數(shù)據(jù)廣播的優(yōu)點
在一個無線單元內(nèi)，從服務(wù)器到移動客戶機的下行通信帶寬一般要遠大于從移動客戶機到服務(wù)器的上行通信帶寬，而且移動客戶機從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)的開銷也遠小于發(fā)送開銷，因此在大部分場合中，即使是處于斷接狀態(tài)的移動客戶機也可以選擇接收從服務(wù)器發(fā)送的下行廣播信息。于是，可以利用這種網(wǎng)絡(luò)的非對稱性，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器把大多數(shù)用戶頻繁訪問的數(shù)據(jù)(即熱點數(shù)據(jù))組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動客戶機訪問，這種數(shù)據(jù)發(fā)布方式稱為“數(shù)據(jù)廣播”。
通俗地講，數(shù)據(jù)廣播是指在移動計算環(huán)境中，利用移動客戶機與服務(wù)器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發(fā)送數(shù)據(jù)。其最大的優(yōu)點是，廣播開銷不依賴移動用戶數(shù)量的變化而變化，借助數(shù)據(jù)廣播，可以在一定程度上解決移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的斷接問題。數(shù)據(jù)廣播的研究可分為服務(wù)器和移動客戶機兩個方面：服務(wù)器主要考慮如何組織廣播數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)廣播的調(diào)度；移動節(jié)點主要考慮如何利用本地緩存進一步減少查詢廣播數(shù)據(jù)的時間。
它具有以下優(yōu)點：
①很好的可伸縮性。因為服務(wù)器廣播數(shù)據(jù)的開銷與接收廣播的客戶機數(shù)是無關(guān)的，因此它可以以很小的代價支持大量移動客戶機同時訪問數(shù)據(jù)。
②移動客戶機可以不需要數(shù)據(jù)緩存。
③即使在斷接時也允許移動客戶機訪問到最新數(shù)據(jù)。
④移動客戶機不再需要預(yù)測未來的數(shù)據(jù)請求。
數(shù)據(jù)廣播是解決移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶規(guī)模龐大及網(wǎng)絡(luò)通信非對稱問題的一種有效辦法。衡量數(shù)據(jù)廣播調(diào)度算法好壞的參數(shù)主要有2個：訪問時間和調(diào)諧時間。
2．2 數(shù)據(jù)廣播的標準
數(shù)據(jù)的傳輸是基于MPEG一2 TS流的。針對不同的應(yīng)用類型，數(shù)據(jù)廣播定義了以下6種方式：數(shù)據(jù)管道、數(shù)據(jù)流、多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)傳送帶、對象傳送帶和用戶自定義的服務(wù)。
如圖1所示，數(shù)據(jù)廣播標準針對不同的應(yīng)用類型規(guī)定了不同的服務(wù)級別。數(shù)據(jù)管道標準對如何從MPEG一2 TS流中恢復(fù)數(shù)據(jù)并沒有給出具體的細節(jié)，它只是簡要描述了如何將數(shù)據(jù)放入MPEG一2 TS流的分組中去。數(shù)據(jù)流標準增加了更多的功能，特別是定時。這使得進行異步的數(shù)據(jù)廣播、被同步的數(shù)據(jù)廣播以及同步的數(shù)據(jù)廣播變得可能。多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)傳送帶、對象傳送帶標準都是建立在使用MPEG一2的DSM―CC幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的。它是基于MPEG一2ISO／IEC 13818―1中定義的MPEG一2中的私有部分。數(shù)據(jù)廣播增加了一些特定的信息以使該幀結(jié)構(gòu)在DVB環(huán)境中工作，特別是同業(yè)務(wù)信息(SI)的結(jié)合。
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