嵌入式數據庫SQLite在遠程監控系統中的應用

隨著(zhù)后PC時(shí)代的到來(lái)，各種各樣的新型嵌入式系統設備在應用數量上已經(jīng)遠遠超過(guò)通用計算機。嵌入式開(kāi)發(fā)已成為當前IT行業(yè)的熱點(diǎn)。同時(shí)，越來(lái)越多的用戶(hù)希望能對嵌入式環(huán)境下的數據進(jìn)行更有效的管理，構建嵌入式數據庫便是一個(gè)有效的方法，使用戶(hù)能在嵌入式設備中方便地存儲、檢索或修改數據，實(shí)現大部分傳統數據庫的功能。嵌人式系統和數據庫技術(shù)的緊密結合已經(jīng)成為嵌入式開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方向。

1嵌入式數據庫SQLite

與傳統C/s結構的各種大型關(guān)系數據庫如Oracle，
SQL Server，MySQL等相比，在嵌入式系統中由于軟硬件資源有限，不可能安裝龐大的數據庫服務(wù)器，而且在很多時(shí)候，用戶(hù)只需要使用這些數據庫產(chǎn)品的一些基本特性而已。嵌入式系統的開(kāi)發(fā)環(huán)境決定了其數據庫的特點(diǎn)：無(wú)需獨立運行的數據庫引擎，而是由程序直接調用相應的API實(shí)現對數據的存取操作。嵌入式數據庫與其他數據庫產(chǎn)品的區別是，前者是程序驅動(dòng)式，而后者是引擎響應式。

SQLite是D．Richard Hipp在2000年開(kāi)發(fā)的一個(gè)小型嵌入式數據庫。他是完全獨立的，不具有外部依賴(lài)性，可以較為方便地應用于嵌入式系統中。其源代碼完全開(kāi)放，可以免費用于任何用途，包括商業(yè)目的。SQLite雖然是個(gè)極端輕量級的關(guān)系數據庫，卻保留了數據庫的大部分特征，他提供了對SQL92標準的大多數支持：支持多表和索引、事務(wù)、視圖、觸發(fā)和一系列的用戶(hù)接口及驅動(dòng)。其主要特征如下：

(1)支持原子的、一致的、獨立的和持久的(ACID)事務(wù)特性，即使系統崩潰和掉電。

(2)零配置(Zero-configuration)，無(wú)需安裝和管理。

(3)一個(gè)完整的數據庫存儲在單一磁盤(pán)文件中。

(4)數據庫文件可以在不同字節順序的機器間自由共享。

(5)支持數據庫大小至2 TB(2＾41 B)。

(6)字符串和二進(jìn)制大對象(BLOBs)的大小僅被有效內存限制。

(7)源碼體積小，編譯后低于250 kB。

(8)大部分的操作比關(guān)系型數據庫引擎要快。

(9)簡(jiǎn)單易用的API。

SQLite由于小、快、簡(jiǎn)單、可靠，而且作者完全放棄版權，從他一發(fā)布出來(lái)，便深受歡迎。對于嵌人式環(huán)境，管理、執行、維護的簡(jiǎn)單化比企業(yè)數據庫引擎提供的許多復雜應用更重要，因此SQLite數據庫是一個(gè)很好的選擇。

2 SQLite內部結構及開(kāi)發(fā)技術(shù)

2．1 SQLite內部結構

SQLite采用模塊化的設計，主要由4個(gè)部分組成：內核（Core）、SQL編程器（SQL Compiler）、后短（Backend）以及附件（Accessories）。內部結構如圖1所示。

SQLite的接口是一些已經(jīng)編寫(xiě)好的C庫，即使使用不同語(yǔ)言的API，在底層仍然使用C庫執行。SQL語(yǔ)句通過(guò)接口進(jìn)入到高效的SQL編譯器，由標記處理器(tokenizer)分解成檸檬分析器(parser)可以識別的各個(gè)標志符，然后由分析器重新組合標志符并調用代碼生成器(codegeneratot)生成虛擬機器碼，交由虛擬機(virtual machine)去執行，最終完成SQL語(yǔ)句指定的任務(wù)。虛擬機是SQLite內部結構的核心，不僅完成與數據操作相關(guān)的全部操作，而且還是客戶(hù)和存儲之間信息進(jìn)行交換的中間單元。數據庫按照B樹(shù)(B-tree)的形式存儲在磁盤(pán)上，通過(guò)可調整的頁(yè)面緩沖(pager)獲得對數據的快速查找和存儲。為了方便移植，SQLite使用一個(gè)抽象層接口(OS interface)與不同操作系統進(jìn)行對接。

2．2 SQLite開(kāi)發(fā)技術(shù)

SQLite本身提供了C語(yǔ)言的API接口，使得對數據庫的操作十分簡(jiǎn)單，主要是對3個(gè)API函數的調用。

其中，sglite3_exec()函數的第二個(gè)參數用來(lái)處理一條或多條SQL語(yǔ)句，語(yǔ)句間必須用"；"號隔開(kāi)。如果是查詢(xún)(SELECT)語(yǔ)句，查詢(xún)結果的每一條記錄都必須調用第三個(gè)參數的Callback函數，第四個(gè)參數則為Callback函數的第一個(gè)參數指針。如果不是查詢(xún)語(yǔ)句，第三、四個(gè)參數為NULL。所有SQL執行完畢后返回0，否則返回錯誤代碼，可通過(guò)第五個(gè)參數值來(lái)查看詳細錯誤信息。

3 SQLite在嵌入式遠程監控系統中的應用

3．1 SQLite應用程序開(kāi)發(fā)

基于嵌入式操作系統和嵌入式數據庫系統構建的嵌入式樓宇配電遠程監控系統的系統結構如圖2所示。