移动数据库技术研究

李莎 马孝贺

摘 要：当前无线网络的飞速发展带动了移动数据库的发展，移动数据库和传统的固定数据库的区别在于其断接性和动态性，移动终端设备在各个无线节点的频繁切换也给移动数据库的事务处理带来一定的困难，目前移动数据库支持事务在服务器和客户端双向处理的机制。文章具体研究了移动数据库技术。

关键词：移动数据库；无线AP；SVR；MSS

随着无线网络的飞速成长和日趋成熟，移动运算和移动数据的访问与存储己经变得非常重要。移动数据库令人们可以在任意时刻，任何地址都可以读取到数据库上的肆意数据。它为数据库操作展示了一个簇新的领域，对并行与分布式数据处理的成长也有相当重要的意义。可是，在移动数据库系统当中，由于无线节点的移动性和断接性等技术性问题带来不少解决问题的麻烦。

1 移动数据库的概念

无线通信技术的飞速成长，移动终端设备计算能力的提高，加快了移动数据库成长的速度，转变了人们的工作和生活模式，同时也对移动数据库的开发和设计提出了新的要求，对于移动数据库，到目前为止还没有一个公认的概念，但是主要有以下几种描述。

（1）移动数据库是一种可以变化的数据库。在固定的数据库时代，数据的连接是靠电缆线的传输，但是移动数据库的连接服务器是可以经常变化的，可以在移动设备上复制数据，而在本地完成数据操作，在数据断开和连接过程中实现数据的更新操作。

（2）移动Web数据库是断接数据库。移动终端设备与固定的网络连接，也可以和移动的网络连接。在终端设备与网络断接前，要将数据从服务器上下载，并在本地完成相关的操作。当重新与新的网络连接成功后，移动终端会将数据上传完成更新操作。

（3）移动数据库是一种广播式的数据库。其主要在固定的网络上，移动数据库会不定时地向一定范围内的本地用户广播数据。

以上几种对移动数据库的描述，能够从各个角度反应移动数据库和固定数据库的不同，但是并不能够真正说明移动数据库的含义。所谓移动数据库是指：数据库是分布式的组合，并且支持移动计算，其数据的存储一般较为分散，但是在用户访问数据的时候和访问固定数据库没有差别。它支持数据库断接、广播、及数据库的可变性，在这里分布式是移动数据库的主要特点，是基础。移动数据库可以解释为：数据终端设备可以在移动时进行数据的访问和存取，一旦数据库被访问后，实际上数据的处理是在前端执行的，也就是在终端设备上对数据的副本进行操作，然后再传到服务器上进行更新。

2 移动数据库的特点：

移动数据库相对于固定数据库最大的特点就是其支持移动终端的分布式数据环境，是时刻可以动态更新数据库，对固定的分布式数据库来说进行了继承和扩展。在传统的数据系统的设计和开发中，都是基于固定网络和固定终端设备的，各个终端设备之间也都是通过固定的网络和节点进行访问，在访问数据库的时候，要时刻保持网络的联通性，否则就要进行重新数据访问和存储。而移动数据库是由移动终端通过无线AP和无线传输介质与固定的高速有线网络连接，是由多个无线移动节点和传统的固定网络组成的分布式数据系统。它的分布式计算功能可以使用户可以不受连接地点的限制，在移动的终端设备上能过无线AP与移动通讯设备一直保持连接，并可以在本地处理数据并上传更新，这是与传统的固定数据库系统的最大区别。移动数据库和传的固定的分布式数据库相比而言，其主要的特点如下：

（1）移动数据库要能够解决设备频繁的断接性。移动的终端设备在与网络连接的时候一般会频繁的出现连接和断接的情况，所以数据库的访问就会经常处于被动断接状态。这就要求移动数据库可以很好的支持断接后的处理，事务不能因为连接的断开而中断，要在设备下一次连接进入的时候能够延续，不能因为接入的网络不同而撤消刚才的连接。

（2）移动数据库要支持不同的网络接入。在数据库的连接中，由于固定网络的带宽和稳定性，所以在数据库访问的时候，数据库设计相对来说比较方便，但是由于移动终端设备是在移动过程中对数据库的连接，可能在不同的网络环境中切换，这就要求移动数据库有较强的适应性，能够对不同的网络条件提供灵活的接入，适应性要强。

（3）移动数据系统规模比固定数据库系统规模大。目前无线网络的发展速度远远大于固定网络的发展速度，用户的规模和数量每年都在以成倍的速度增长。这就要求移动数据库有强大的数据处理能力如果仅仅以固定的数据库系统处理方式来处理移动数据，则会造成数据拥塞。

（4）相对于传统的数据库系统来说，移动数据库的安全性压力更大。因为在固定的数据系统中，只要做好数据的安全性和访问权限就可以了。但是在移动数据库的设计中，还要充分考虑到移动终端的复杂性，在数据访问的过程中不但要注意访问权限还要注意终端的丢失，用户更新设备等各个方面。

（5）移动终端设备的特殊性。移动终端不向固定的计算机设备一样，可以长期不间断的使用。移动设备要更换电源，常常就要中断数据连接，而且移动终端设备目前还没有办法做到在存储容量、数据处理能力和固定的终端设备一样，它还有很多限制。此外，移动终端设备的通信带宽也往往会相差比较大。所以在数据库设计和开的时候要充分考虑到连接的特殊性和限制，在做事务处理或是访问与存储的时候做好优化，提高查询效率。

（6）无线网络数据传输的单向性更强。由于用户使用习惯和设备的限制，无线终端设备的网络数据传输往往都是非对称的。数据下行量远大于上行量，而固定的无线AP拥有比较强大的数据传送能力，而用户的终端设备却没有办法做到大量的数据传送。所以在数据库系统的实现中要象固定网络的ADSL一样考虑到各种差异，利用合理的方法进行数据传送。

3 移动数据库的系统结构

从移动数据库的特点可以看出它和传统的固定的数据系统还是有比较大的差别，移动数据库在支持动态的分布式数据存储和传输上其复杂程度要远大于传统的数据库系统，对外界环境来说也远比固定的网络传输情况要复杂的多。所以在移动数据库的设计和开发中要考虑的问题也比较复杂，传统的固定网络连接的数据库不适应新的移动计算的网络环境。由于移动数据库出现的较晚，所以可以从早期的数据库系统中吸取经验，对原来的数据库设计方法进行改造和扩展，从而让新的移动数据库系统能够适应移动网络环境。比较典型的移动数据库的设计模型和体系结构如图1所示。

从图1可以看出，移动网络的数据库系统中，主要有3种节点：一类是移动支持站（MSS），一类是移动客户机（MC），还有一种是固定主机服务器（SVR）。所谓固定主机服务器是指用来维护本地数据库系统的一个固定结点，这些结点之间的连接是靠高速的有线网络来实现，这样就形成了一个由固定主机服务器组成的传统意义上的分布式数据库管理系统，SVR可以接受并处理终端的连接请求，并可以对所有的连接请求进行合适的处理。

移动支持站MSS也同样处于高速的网络节点中，并支持无线网络的连接，它主要用于对无线网络单元的支持，无线网络单元是指无线网络中的一个单位，在这个单元内的移动终端可以通过无线通讯设备与移动支持站相连，从而连接由固定网络支持的数据库系统，也可以通过固定主机服务器的广播来接受网络信息。SVR和移动支持站可以在同一台服务器上。

移动客户机（MC）由于受到电子技术发展的影响，目前还没有办法将其处理数据的能力和服务器接近，其存储和访问能力都非常有限。并且移动客户机由于其经常移动的特性，可能在各个服务器之间会产生断接性，无法象固定服务器那样保持长久的连接，直到数据处理完毕才断开。移动终端在处理数据时与服务器保持连接，但是由于客户机在移动时网络连接的环境、带宽、传输速度都有所不同，所以数据传输的差别比较大，可靠性比较低，并且有较大的网络延迟。

从移动数据库系统的结构可以看出，移动数据库和传统的固定的数据系统一样，都支持分布式数据库的存储和访问，只不过移动数据库对固定式的分布式系统进行了扩展和延伸，它实际上是一个支持动态变化的分布式数据库系统和计算环境。它的动态和变化主要表现在：各个网络接点的连接不是固定的，是不断变化和无规律的动态滚动；连接进来的移动客户机的带宽、速度和环境是不断变化的，移动客户机在各个结点之间切换，在数据库支持的固定节点和移动结点之间不断的切换。

4 移动数据库事务处理

在移动数据库环境主要有固定主机、移动主机、和基站这3种类型的数据处理设备来完成。基站或是移动支持站点和固定主机，是实现将无线网络信号进行广播的设备，其主要是通过通讯线路与高速的固定网络相连，它们自己带有无线通讯接口，可以与其覆盖范围内的所有移动终端相连接并保持通信。其事务处理如图2所示。

由于基站是无间断时间工作的，所以在其管理单元内的移动设备可以在任意时间和地点对其进行访问，移动数据库系统也应该支持数据库系统的事务处理。移动数据库的事务是由终端发起，也可以固定网络中的固定节点发起，由终端发起的事务叫做移动事务，它具有断接性。移动数据库系统的事务处理不像固定数据库的事务处理那样全部都在服务器来完成，它的一部分事务是在移动终端实现的，另一部分则在服务器上来完成。每一个移动支持站或基站上都有一个平衡器，主要是用来从移动终端接收事务并将他们分发给处理能力更强大的固定网络服务器来处理。并实时监控它们的运行状态，终端在各个节点间切换的时候可以协调间断的事务。一个移动事务可以分解成许多子事务，每个子事务本身是一个局部事务，它所包含的操作序列是所有操作序列的一个子集。

5 结语

移动数据库数据处理的核心技术就是移动终端在各个固定的数据库服务器间的平滑切换，其事务处理的核心机制就是服务器端和客户端的双向事务处理。在移动终端和移动数据流量越来越大的今天，如何快速、安全地处理数据查询和更新事务，成了移动数据库处理技术的关键。

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[3]张孝，孟小峰，王珊.Lite/2中基于同步对象的事务性同步技术[J].软件学报，2002（5）：123-136.

Research on Mobile Database Technology

Li Sha， Ma Xiaohe

（Zhengzhou Institute of Finance and Economics， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： The rapid development of the wireless network， led to the development of mobile database， the difference between mobile database and the traditional fixed database is off its connection and dynamic， mobile terminal equipment in the frequent switching of each wireless node to the mobile database transaction processing with certain difficulties， the mobile database support affairs in the server and client bidirectional processing mechanism.

Key words： mobile database； wireless AP； SVR； MSS