移动数据库关键技术及应用探讨

【摘 要】作为分布式应用，对于数据的扩展和延伸，移动数据库可以在任何地点和时间进行通讯访问，对于各种移动设备的分布式计算，构成新的移动计算环境，不仅能满足人们的访问需求，还有更广泛的应用前景。本文分析移动数据库的数据管理方式及其结构特点，研究了移动数据库的关键技术，并探讨了移动数据库的应用的具体应用。

【关键词】移动数据库；嵌入式系统；数据；管理方式

分布式数据库在物理结构上分散，但在逻辑上集中，和传统的数据库相比，具有移动特性，位置上具有相关性，网络上具有非对称性，连接上具有断接性。在技术上，涉及到通信技术、数据库设计、分布式计算等多学科领域，数据库系统有集中式数据库系统、分布式数据库系统、B/A/S多层结构的数据库系统、嵌入式数据库和移动数据库，这些系统可以存在一个计算环境中。

一、移动数据库的数据管理

（1）数据的分布和复制。数据不均衡的分布在基站和移动单元中。移动数据库的一个显著特点是移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接，即帝宽带、长延时、不稳定和经常性的断开，由于数据库一致性的约束，这增加了管理缓存的难度。现在普遍采用的方法允许移动单元处理其自身的事务，对本地缓存上的数据副本进行操作。在长时间断开连接时，缓存试图为移动单元提供最频繁访问的数据或更新的数据。带网络重新连接后再与数据库服务器或其他终端交换数据修改信息，并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。

（2）事务模型。在移动环境中，事务的容错和纠错变得棘手。一个移动事物在几个基站上顺序执行，由于移动设备的移动性，执行过程可能会涉及多个数据集合，此时缺乏对事务执行的集中协调。因此须对事物的传统ACID性质进行修正，并定义新事务管理策略和算法。

（3）查询处理。了解数据的存储位置影响到查询处理的性价比分析。由于移动单元的移动性和快速的资源变化，查询优化变得更复杂。当查询结果返回到移动单元时，这些移动单元可能正处于移动当中，或正在穿越信元边界，但用户接收到的查询结果必须正确而完整的。

（4）回复和容错。移动数据库环境必须解决地址错误、介质失效、事务和通信失效所导致的问题。

（5）移动数据库设计。由于移动性以及频繁的关机，执行查询是全局名字解析问题变得复杂。移动数据库设计必须考虑到元数据的许多管理问题。

（6）基于位置的服务。随着客户机的移动，依赖于位置的高速缓存信息也随之失效。此外，要频繁更新依赖于位置的查询，然后应用这些查询以更新高速缓存，也会带来问题。

（7）安全。移动数据的安全性不如固定位置数据的安全性。

二、移动数据库的关键技术

移动数据库涉及的理论和技术含盖了当今通信、计算机和嵌入式系统的最新成果，其中在移动环境下如何进行数据管理是实现移动数据库的关键。根据目前国际有关机构研究的研究表明这些关键技术主要集中在以下几个方面。

（一）数据复制与缓存

复制是在多个移动节点上维护数据的备份，包括服务器之间的复制和移动计算机上保存数据库的复制。一般前者称为复制后者称为缓存。复制的主要目的是提高分布式数据库系统的可用性、可靠性和访问性能。

（二）数据广播

通俗地讲，数据广播是指在移动计算环境中，利用客户机与服务器通信的不对称性，以周期性广播的形式向客户机发送数据。其最大的优点是，广播开销不依赖移动用户数量的变化而变化，借助数据广播，可以在一定程度上解决移动数据库系统的断接问题。

（三）位置相关查询优化

在移动数据库中，存在着与位置相关信息的查询及更新。查询通常是与位置相关的，即使是同一个问题，在不同的地方，所得查询结果是不同的，如“最近的超市在哪里？”移动查询优化技术是指在传统分布式数据库查询优化技术的基础上，利用多种方法，消除带宽多样性、断接等因素造成的影响，使查询引擎能够根据当前可用网络条件采取恰当的优化策略；同时，针对移动计算机有限电源能力，合理地组织本地数据库管理、远程数据库访问等耗电能较多的操作，达到节能目的，延长关键数据的可用时间。

（四）移动事务处理

事务处理是数据库管理系统的一个基本功能，主要用于维护数据的一致性，支持多用户的并发访问，使用户可以可靠地查询和更新数据库。一般来说，用户对数据库系统的访问都是通过事务来完成的。在传统的数据库系统中，一个事务由一系列读写操作组成。事务处理必须满足四个准则，即原子性、一致性、隔离性和永久性（简称ACID）。移动计算环境的特点，使传统数据库系统中的事务处理技术不能满足移动事务处理的要求。

三、移动数据库的应用

移动数据库技术的许多特性都与信息时代的不断进步的需求相吻合， 有着广阔的发展空间。

（一）嵌入式移动数据库在物流领域有着广阔的应用前景

物流的信息化在未来的物流发展中将发挥日益重要的作用，因为及时准确的信息有利于协调生产、销售、运输、存储等业务的展开，有利于降低库存，节约在途资金等。在运输方面，利用移动计算机与GPS/GIS车辆信息系统相连，使得整个运输车队的运行受到中央调度系统的控制。在存储环节，带有嵌入式移动数据库的手持计算机输入的信息通过无线通信网络写入中央数据库，大大提高了工作效率和信息的时效性，有利于物流优化控制。在配送环节，输入手持计算机的数据通过无线网络传入中央数据库。因此，在投递的同时，用户即可查询物品投递的情况。

（二）嵌入式移动数据库为移动银行铺平了道路

在我国，移动用户是最具消费潜力的群体，因此针对移动用户开发的移动银行业务将具有很大的市场潜力，而且能够推动移动电子商务的发展。移动银行可以使客户在异地对自己的帐务进行实时查询、交易，方便、省时，降低成本，同时安全可靠，机动灵活。客户可以在任何时间，任何地点进行交易，节约了去银行的时间。出差或旅游在外仍可享受银行服务。

（三）嵌入式移动数据库非常有助于提高实地调查/工作的效率

煤气、水电等公用事业检查员查验数据就是一个很好的应用实例，目前一般的检查员仍然是将检验的数据记录在纸上。如果利用移动计算机记录和传输数据，遇到纠纷时还可以实时地查询历史记录，这将使得我国的公用事业单位的收费工作大大地改善。除了上述主要应用之外，移动数据库技术还在零售业、制造业、金融业、医疗卫生等领域展现了广阔的应用前景。随着移动计算、移动数据库和无线数据通信等相关技术迅猛发展，移动数据库将成为信息社会的重要支柱。

在分布式计算的基础上，计算环境发展为包含各种移动设备、具有无线通信能力的服务网络，开创了新的计算环境，即移动计算环境。作为分布式数据库的延伸和扩展，拥有分布式数据库的诸多优点和独特的特性，嵌入式移动数据的相关技术研究不断取得进步，具有广泛的应用前景。