嵌入式移動數(shù)據庫系統(tǒng)中的數(shù)據查詢
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移動數(shù)據庫的應用大多嵌入到諸如掌上電腦、PDA等移動通信設備中，屬于移動環(huán)境下的分布式數(shù)據庫。移動計算是隨著移動通信、互聯(lián)網、數(shù)據庫、分布式計算等技術的發(fā)展而興起的新技術。移動計算技術將使計算機或其他信息智能終端設備，在無線環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據傳輸及資源共享。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)境更為復雜和靈活，具有移動性、低帶寬、頻繁斷接性、網絡通信的非對稱性、電源能力的有限性等特點，這使得傳統(tǒng)分布式數(shù)據庫中的方法和技術不能直接應用于移動數(shù)據庫。
根據嵌入式移動數(shù)據庫自身所具有的特點，采用與普通數(shù)據庫不同或更優(yōu)的查詢策略變得尤為重要。本文介紹了位置相關查詢優(yōu)化和數(shù)據廣播兩種普遍用于移動數(shù)據庫查詢的方法，結合移動數(shù)據庫中的緩存技術，分別從合理分配嵌入式移動數(shù)據庫資源和在一定程度上解決移動數(shù)據庫的斷接問題這兩點，實現(xiàn)嵌入式移動數(shù)據庫的查詢優(yōu)化。
1 位置相關查詢優(yōu)化
1．1 嵌入式移動數(shù)據庫的結構體系及特點
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絡連接并保持網絡的持續(xù)連接性的，而移動計算系統(tǒng)改變了這種假設條件。移動計算系統(tǒng)是固定節(jié)點和移動節(jié)點構成的分布計算系統(tǒng)。
移動計算的網絡環(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、網絡通信的非對稱性、電源能力的局限性等。
移動數(shù)據庫的計算環(huán)境是傳統(tǒng)分布式數(shù)據庫的擴展，可以看作客戶端與固定服務器節(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)據庫管理系統(tǒng)是一種動態(tài)分布式數(shù)據庫管理系統(tǒng)。由于移動數(shù)據庫在移動計算的環(huán)境下應用在嵌入式操作系統(tǒng)之上，所以它具有微小內核結構、支持標準SQL、事務管理功能、完善的數(shù)據同步機制、支持多種連接協(xié)議、完備的數(shù)據庫管理功能，以及支持多種嵌入式操作系統(tǒng)的特點和功能需求。
1．2 位置相關查詢優(yōu)化方式
在移動數(shù)據庫中，存在著與位置相關信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關的，即使是同一個問題，在不同的地方所得查詢結果是不同的。
位置相關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)是關于地址“11，12，．1n”的n元約束條件；W(x1，x2，．，xn)是關于對象“x1，x2，．，xn”非地址屬性的n元約束條件。
2 數(shù)據廣播
2．1 數(shù)據廣播的優(yōu)點
在一個無線單元內，從服務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器的上行通信帶寬，而且移動客戶機從服務器接收數(shù)據的開銷也遠小于發(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器發(fā)送的下行廣播信息。于是，可以利用這種網絡的非對稱性，由數(shù)據庫服務器把大多數(shù)用戶頻繁訪問的數(shù)據(即熱點數(shù)據)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)據發(fā)布方式稱為“數(shù)據廣播”。
通俗地講，數(shù)據廣播是指在移動計算環(huán)境中，利用移動客戶機與服務器通信的不對稱性，以周期性廣播的形式向客戶機發(fā)送數(shù)據。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)據廣播，可以在一定程度上解決移動數(shù)據庫系統(tǒng)的斷接問題。數(shù)據廣播的研究可分為服務器和移動客戶機兩個方面：服務器主要考慮如何組織廣播數(shù)據，即數(shù)據廣播的調度；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)據的時間。
它具有以下優(yōu)點：
①很好的可伸縮性。因為服務器廣播數(shù)據的開銷與接收廣播的客戶機數(shù)是無關的，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。
②移動客戶機可以不需要數(shù)據緩存。
③即使在斷接時也允許移動客戶機訪問到最新數(shù)據。
④移動客戶機不再需要預測未來的數(shù)據請求。
數(shù)據廣播是解決移動數(shù)據庫系統(tǒng)用戶規(guī)模龐大及網絡通信非對稱問題的一種有效辦法。衡量數(shù)據廣播調度算法好壞的參數(shù)主要有2個：訪問時間和調諧時間。
2．2 數(shù)據廣播的標準
數(shù)據的傳輸是基于MPEG一2 TS流的。針對不同的應用類型，數(shù)據廣播定義了以下6種方式：數(shù)據管道、數(shù)據流、多協(xié)議封裝、數(shù)據傳送帶、對象傳送帶和用戶自定義的服務。
如圖1所示，數(shù)據廣播標準針對不同的應用類型規(guī)定了不同的服務級別。數(shù)據管道標準對如何從MPEG一2 TS流中恢復數(shù)據并沒有給出具體的細節(jié)，它只是簡要描述了如何將數(shù)據放入MPEG一2 TS流的分組中去。數(shù)據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)據廣播、被同步的數(shù)據廣播以及同步的數(shù)據廣播變得可能。多協(xié)議封裝、數(shù)據傳送帶、對象傳送帶標準都是建立在使用MPEG一2的DSM―CC幀結構基礎上的。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)據廣播增加了一些特定的信息以使該幀結構在DVB環(huán)境中工作，特別是同業(yè)務信息(SI)的結合。
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