嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著后PC時代的到來，各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用計算機(jī)。嵌入式開發(fā)已成為當(dāng)前IT行業(yè)的熱點。同時，越來越多的用戶希望能對嵌入式環(huán)境下的數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的管理，構(gòu)建嵌入式數(shù)據(jù)庫便是一個有效的方法，使用戶能在嵌入式設(shè)備中方便地存儲、檢索或修改數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大部分傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能。嵌人式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的緊密結(jié)合已經(jīng)成為嵌入式開發(fā)的一個重要方向。

1嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite

與傳統(tǒng)C/s結(jié)構(gòu)的各種大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫如Oracle，
SQL Server，MySQL等相比，在嵌入式系統(tǒng)中由于軟硬件資源有限，不可能安裝龐大的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，而且在很多時候，用戶只需要使用這些數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的一些基本特性而已。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境決定了其數(shù)據(jù)庫的特點：無需獨立運行的數(shù)據(jù)庫引擎，而是由程序直接調(diào)用相應(yīng)的API實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取操作。嵌入式數(shù)據(jù)庫與其他數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的區(qū)別是，前者是程序驅(qū)動式，而后者是引擎響應(yīng)式。

SQLite是D．Richard Hipp在2000年開發(fā)的一個小型嵌入式數(shù)據(jù)庫。他是完全獨立的，不具有外部依賴性，可以較為方便地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。其源代碼完全開放，可以免費用于任何用途，包括商業(yè)目的。SQLite雖然是個極端輕量級的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，卻保留了數(shù)據(jù)庫的大部分特征，他提供了對SQL92標(biāo)準(zhǔn)的大多數(shù)支持：支持多表和索引、事務(wù)、視圖、觸發(fā)和一系列的用戶接口及驅(qū)動。其主要特征如下：

(1)支持原子的、一致的、獨立的和持久的(ACID)事務(wù)特性，即使系統(tǒng)崩潰和掉電。

(2)零配置(Zero-configuration)，無需安裝和管理。

(3)一個完整的數(shù)據(jù)庫存儲在單一磁盤文件中。

(4)數(shù)據(jù)庫文件可以在不同字節(jié)順序的機(jī)器間自由共享。

(5)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫大小至2 TB(2＾41 B)。

(6)字符串和二進(jìn)制大對象(BLOBs)的大小僅被有效內(nèi)存限制。

(7)源碼體積小，編譯后低于250 kB。

(8)大部分的操作比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎要快。

(9)簡單易用的API。

SQLite由于小、快、簡單、可靠，而且作者完全放棄版權(quán)，從他一發(fā)布出來，便深受歡迎。對于嵌人式環(huán)境，管理、執(zhí)行、維護(hù)的簡單化比企業(yè)數(shù)據(jù)庫引擎提供的許多復(fù)雜應(yīng)用更重要，因此SQLite數(shù)據(jù)庫是一個很好的選擇。

2 SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)及開發(fā)技術(shù)

2．1 SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SQLite采用模塊化的設(shè)計，主要由4個部分組成：內(nèi)核（Core）、SQL編程器（SQL Compiler）、后短（Backend）以及附件（Accessories）。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SQLite的接口是一些已經(jīng)編寫好的C庫，即使使用不同語言的API，在底層仍然使用C庫執(zhí)行。SQL語句通過接口進(jìn)入到高效的SQL編譯器，由標(biāo)記處理器(tokenizer)分解成檸檬分析器(parser)可以識別的各個標(biāo)志符，然后由分析器重新組合標(biāo)志符并調(diào)用代碼生成器(codegeneratot)生成虛擬機(jī)器碼，交由虛擬機(jī)(virtual machine)去執(zhí)行，最終完成SQL語句指定的任務(wù)。虛擬機(jī)是SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)的核心，不僅完成與數(shù)據(jù)操作相關(guān)的全部操作，而且還是客戶和存儲之間信息進(jìn)行交換的中間單元。數(shù)據(jù)庫按照B樹(B-tree)的形式存儲在磁盤上，通過可調(diào)整的頁面緩沖(pager)獲得對數(shù)據(jù)的快速查找和存儲。為了方便移植，SQLite使用一個抽象層接口(OS interface)與不同操作系統(tǒng)進(jìn)行對接。

2．2 SQLite開發(fā)技術(shù)

SQLite本身提供了C語言的API接口，使得對數(shù)據(jù)庫的操作十分簡單，主要是對3個API函數(shù)的調(diào)用。

其中，sglite3_exec()函數(shù)的第二個參數(shù)用來處理一條或多條SQL語句，語句間必須用"；"號隔開。如果是查詢(SELECT)語句，查詢結(jié)果的每一條記錄都必須調(diào)用第三個參數(shù)的Callback函數(shù)，第四個參數(shù)則為Callback函數(shù)的第一個參數(shù)指針。如果不是查詢語句，第三、四個參數(shù)為NULL。所有SQL執(zhí)行完畢后返回0，否則返回錯誤代碼，可通過第五個參數(shù)值來查看詳細(xì)錯誤信息。

3 SQLite在嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

3．1 SQLite應(yīng)用程序開發(fā)

基于嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建的嵌入式樓宇配電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。