嵌入式移動(dòng)數據庫系統中的數據查詢(xún)

1 位置相關(guān)查詢(xún)優(yōu)化
1．1 嵌入式移動(dòng)數據庫的結構體系及特點(diǎn)
在傳統的分布式計算系統中，各個(gè)計算節點(diǎn)之間是通過(guò)固定網(wǎng)絡(luò )連接并保持網(wǎng)絡(luò )的持續連接性的，而移動(dòng)計算系統改變了這種假設條件。移動(dòng)計算系統是固定節點(diǎn)和移動(dòng)節點(diǎn)構成的分布計算系統。
移動(dòng)計算的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境具有自身的特點(diǎn)：移動(dòng)性、斷接性、帶寬多樣性、可伸縮性、弱可靠性、網(wǎng)絡(luò )通信的非對稱(chēng)性、電源能力的局限性等。
移動(dòng)數據庫的計算環(huán)境是傳統分布式數據庫的擴展，可以看作客戶(hù)端與固定服務(wù)器節點(diǎn)動(dòng)態(tài)連接的分布式系統，因此移動(dòng)計算環(huán)境中的數據庫管理系統是一種動(dòng)態(tài)分布式數據庫管理系統。由于移動(dòng)數據庫在移動(dòng)計算的環(huán)境下應用在嵌入式操作系統之上，所以它具有微小內核結構、支持標準SQL、事務(wù)管理功能、完善的數據同步機制、支持多種連接協(xié)議、完備的數據庫管理功能，以及支持多種嵌入式操作系統的特點(diǎn)和功能需求。
1．2 位置相關(guān)查詢(xún)優(yōu)化方式
在移動(dòng)數據庫中，存在著(zhù)與位置相關(guān)信息的查詢(xún)及更新。查詢(xún)通常是與位置相關(guān)的，即使是同一個(gè)問(wèn)題，在不同的地方所得查詢(xún)結果是不同的。
位置相關(guān)查詢(xún)是查詢(xún)條件中隱含有查詢(xún)者所在位置信息的查詢(xún)。其查詢(xún)處理不同于普通數據庫查詢(xún)處理，它要將移動(dòng)用戶(hù)的位置信息加入到查詢(xún)條件中，并附加必要的語(yǔ)義信息(如“最近的”等)。類(lèi)似的位置相關(guān)查詢(xún)是一類(lèi)很重要的查詢(xún)問(wèn)題，例如司機查詢(xún)最近的加油站、救護車(chē)查詢(xún)最近的醫院、旅客查詢(xún)最近的飯店等。一般可以把這類(lèi)地址相關(guān)查詢(xún)表示為：

其中：“x1，x2，．，xn”表示移動(dòng)用戶(hù)對象；Users表示所有移動(dòng)用戶(hù)的集合；loc表示記錄移動(dòng)用戶(hù)最近報告的地址(無(wú)線(xiàn)單元的ID)；C(11，12，．，ln)是關(guān)于地址“11，12，．1n”的n元約束條件；W(x1，x2，．，xn)是關(guān)于對象“x1，x2，．，xn”非地址屬性的n元約束條件。

2 數據廣播
2．1 數據廣播的優(yōu)點(diǎn)
在一個(gè)無(wú)線(xiàn)單元內，從服務(wù)器到移動(dòng)客戶(hù)機的下行通信帶寬一般要遠大于從移動(dòng)客戶(hù)機到服務(wù)器的上行通信帶寬，而且移動(dòng)客戶(hù)機從服務(wù)器接收數據的開(kāi)銷(xiāo)也遠小于發(fā)送開(kāi)銷(xiāo)，因此在大部分場(chǎng)合中，即使是處于斷接狀態(tài)的移動(dòng)客戶(hù)機也可以選擇接收從服務(wù)器發(fā)送的下行廣播信息。于是，可以利用這種網(wǎng)絡(luò )的非對稱(chēng)性，由數據庫服務(wù)器把大多數用戶(hù)頻繁訪(fǎng)問(wèn)的數據(即熱點(diǎn)數據)組織起來(lái)，以周期性的廣播形式提供給移動(dòng)客戶(hù)機訪(fǎng)問(wèn)，這種數據發(fā)布方式稱(chēng)為“數據廣播”。
通俗地講，數據廣播是指在移動(dòng)計算環(huán)境中，利用移動(dòng)客戶(hù)機與服務(wù)器通信的不對稱(chēng)性，以周期性廣播的形式向客戶(hù)機發(fā)送數據。其最大的優(yōu)點(diǎn)是，廣播開(kāi)銷(xiāo)不依賴(lài)移動(dòng)用戶(hù)數量的變化而變化，借助數據廣播，可以在一定程度上解決移動(dòng)數據庫系統的斷接問(wèn)題。數據廣播的研究可分為服務(wù)器和移動(dòng)客戶(hù)機兩個(gè)方面：服務(wù)器主要考慮如何組織廣播數據，即數據廣播的調度；移動(dòng)節點(diǎn)主要考慮如何利用本地緩存進(jìn)一步減少查詢(xún)廣播數據的時(shí)間。
它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①很好的可伸縮性。因為服務(wù)器廣播數據的開(kāi)銷(xiāo)與接收廣播的客戶(hù)機數是無(wú)關(guān)的，因此它可以以很小的代價(jià)支持大量移動(dòng)客戶(hù)機同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)數據。
②移動(dòng)客戶(hù)機可以不需要數據緩存。
③即使在斷接時(shí)也允許移動(dòng)客戶(hù)機訪(fǎng)問(wèn)到最新數據。
④移動(dòng)客戶(hù)機不再需要預測未來(lái)的數據請求。
數據廣播是解決移動(dòng)數據庫系統用戶(hù)規模龐大及網(wǎng)絡(luò )通信非對稱(chēng)問(wèn)題的一種有效辦法。衡量數據廣播調度算法好壞的參數主要有2個(gè)：訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間和調諧時(shí)間。
2．2 數據廣播的標準
數據的傳輸是基于MPEG一2 TS流的。針對不同的應用類(lèi)型，數據廣播定義了以下6種方式：數據管道、數據流、多協(xié)議封裝、數據傳送帶、對象傳送帶和用戶(hù)自定義的服務(wù)。
如圖1所示，數據廣播標準針對不同的應用類(lèi)型規定了不同的服務(wù)級別。數據管道標準對如何從MPEG一2 TS流中恢復數據并沒(méi)有給出具體的細節，它只是簡(jiǎn)要描述了如何將數據放入MPEG一2 TS流的分組中去。數據流標準增加了更多的功能，特別是定時(shí)。這使得進(jìn)行異步的數據廣播、被同步的數據廣播以及同步的數據廣播變得可能。多協(xié)議封裝、數據傳送帶、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(wù)信息(SI)的結合。