嵌入式实时数据库事务研究与实现

 [原文http://www.nci.ac.cn/xinxi/news/200708.htm]

1、研究背景

嵌入式实时数据库系统是指可在嵌入式设备中独立运行的一种数据库管理系统，用以处理大量的、时效性强且有严格时序的数据，它以高可靠性、高实时性和高信息 吞吐量为目标，其数据的正确性不仅依赖于逻辑结果，而且依赖于逻辑结果产生的时间。由于嵌入式实时数据库管理系统在运行环境和运行方式上与常见的传统数据 库管理系统有很大差别，因此，传统的企业数据库如Oracle、Sybase以及一些应用于桌面环境的数据库管理系统如SQL Server、MySQL等在实时嵌入式环境下很难发挥作用，尤其在一些实时性要求很高的控制系统中，这些数据库更显得无能为力。因此，伴随着各种嵌入式 实时操作系统的出现，研究嵌入式环境下的实时数据库管理系统成为嵌入式领域中的一项重要研究内容。
目前国内外主要的嵌入式数据库产品有Empress、ExtremeDB、Berkeley DB、Times Ten、人大金仓的“小金灵”、北京大学的ECOBASE。这些产品在抢占式事务调度、事务日志恢复等方面存在不足，不支持抢占式事务调度，没有对系统容 灾备份方面的处理。针对当前国内外嵌入式数据库产品的现状，急需开发一个具有自主知识产权，高稳定性，满足实时领域要求的嵌入式数据库产品。
嵌入式实时数据库系统在实现的过程中涉及的范围很广，从硬件平台、操作系统一直到SQL语句处理等，需要用到很多关键技术，其中一些最重要的技术包 括：1）嵌入式实时数据库抢占式事务调度与并发管理技术；2）体系结构与执行模型的实现技术；3）嵌入式事务模型及一致性技术等。

本文将从嵌入式实时数据库体系结构设计和嵌入式实时事务实现两个方面来进行讲述。
2、嵌入式实时数据库系统体系结构

系统总体结构包括以下三部分：

 

*DBMS外壳 该部分处理的是数据库应用，是DBMS与终端用户的中间层，数据管理应用开发人员在这一层工作。其功能主要是对API输入进行有限处理，将需要处理的用户输入转化为数据库内部可处理的数据结构。
*DBMS层 该部分是整个系统的核心，是数据库引擎，包含了嵌入式数据库的所有核心功能。主要有：系统管理、事务管理器、内外存交换、日志机制、同步机制等。
*OS层 该部分负责数据库与外部存储介质交互的I/O处理。OS层屏蔽操作系统IO接口，使数据库可以透明地使用存储设备。