移動數據庫

移動數據庫作為分佈式數據庫的延伸和擴展，擁有分佈式數據庫的諸多優點和獨特的特性，能夠滿足未來人們訪問信息的要求，具有廣泛的應用前景。

移動數據庫是能夠支持移動式計算環境的數據庫，其數據在物理上分散而邏輯上集中。它涉及到數據庫技術，分佈式計算技術，移動通信技術等多個學科，與傳統的數據庫相比，移動數據庫具有移動性，位置相關性，頻繁的斷接性，網絡通訊的非對稱性等特徵。

典型的移動數據庫原型系統結構如圖所示。

移動數據庫可以看作是傳統數據庫系統的擴展。移動數據庫系統大致分類如下：

a．移動多數據庫系統。

b．移動同構數據庫系統。

c．移動異構數據庫系統。

d．移動異構多數據庫系統。

移動數據庫基本上由三種類型的主機組成：移動主機（Mobile Hosts），移動支持站點（Mobile Support Stations）和固定主機（Fixed Hosts）。

固定主機就是通常含義上的計算機，他們之間通過高速固定網絡進行連接，不能對移動設備進行管理。移動支持站點具有無線通訊接口，可以和移動設備進行數據通信。移動支持站點和固定主機之間的通信是通過固定網絡進行的。一個移動支持站點覆蓋的地區區域被稱為信元（Cell），在一個信元內的移動主機可以通過無線通信網絡與覆蓋這一區域的移動支持站點進行通訊，完成信息數據的檢索。

（1）複製和緩存技術。移動數據庫環境中，通過採用一種弱一致性服務器級複製機制，提高了響應時間。緩存技術是通過在客户機上緩存數據服務器上的部分數據，降低客户訪問數據庫服務器的頻率。

（2）數據廣播技術。利用從服務器到移動客户機的下行帶寬遠遠大於從移動客户機到服務器的上行帶寬的這種網絡非對稱性，把大多數移動用户頻繁訪問的數據組織起來，以週期性的廣播形式提供給移動客户機。

（3）位置管理。移動用户的位置管理主要集中在兩個方面：一是如何確定移動用户的當前位置，二是如何存儲，管理和更新位置信息。可以採用移動計算機都在自己的宿主服務器上作永久登記，當它移動到任何其它區域是，向其宿主服務器通報其當前位置。

（4）查詢處理及優化。在移動數據庫環境中，由於用户的移動，頻繁的斷接以及用户所處網絡環境的多樣性，移動查詢優化必須採用動態策略，以適應不斷變化的畫境。

（5）移動事務處理。

（1）數據的一致性問題。移動數據庫的一個顯著特點就是移動終端之間以及與服務器之間的連接時一種弱連接，即低帶寬，長延遲，不穩定和經常性斷開。為了支持用户在弱環境下對數據庫的操作，現在普遍採用樂觀複製方法，允許用户對本地緩存上的數據副本進行操作，待網絡重新連接後再與數據庫服務器或其他終端交換數據修改信息，並通過衝突檢測機制來協調和恢復數據的一致性。

（2）高效的事務處理。通過採用完善的日誌記錄策略，事務移動過程中的用户位置屬性實時更新等策略來設計和實現新的事務管理策略和算法。

（3）數據的安全性。通過採用對移動終端進行認證，防止非法終端的欺騙性接入；對無線通信進行加密，防止數據信息泄露；對下載的數據副本加密存儲，防止移動終端物理丟失後的數據泄密等手段保證數據安全。

（1） 內核結構微小化。

（2） 對標準的SQL支持。

（3） 事務管理功能的強化。

（4） 完善的數據同步機制。

（5） 支持串行通信，TCP/IP通信，紅外線，藍牙等多種連接協議。

（6） 完備的嵌入式數據庫管理功能。

（7） 支持Windows CE，Palm OS等多種目前流行的嵌入式操作系統。

(1)數據的分佈和複製。數據不均衡的分佈在基站和移動單元中。移動數據庫的一個顯著特點是移動終端之間以及與服務器之間的連接是一種弱連接，即帝寬帶、長延時、不穩定和經常性的斷開，由於數據庫一致性的約束，這增加了管理緩存的難度。現在普遍採用的方法允許移動單元處理其自身的事務，對本地緩存上的數據副本進行操作。在長時間斷開連接時，緩存試圖為移動單元提供最頻繁訪問的數據或更新的數據。。帶網絡重新連接後再與數據庫服務器或其他終端交換數據修改信息，並通過衝突檢測和協調來恢復數據的一致性。

（2）事務模型。在移動環境中，事務的容錯和糾錯變得棘手。一個移動事物在幾個基站上順序執行，由於移動設備的移動性，執行過程可能會涉及多個數據集合，此時缺乏對事務執行的集中協調。因此須對事物的傳統ACID性質進行修正，並定義新事務管理策略和算法。

（3）查詢處理。瞭解數據的存儲位置影響到查詢處理的性價比分析。由於移動單元的移動性和快速的資源變化，查詢優化變得更復雜。當查詢結果返回到移動單元時，這些移動單元可能正處於移動當中，或正在穿越信元邊界，但用户接收到的查詢結果必須正確而完整的。

（4）回覆和容錯。移動數據庫環境必須解決地址錯誤、介質失效、事務和通信失效所導致的問題。

（5）移動數據庫設計。由於移動性以及頻繁的關機，執行查詢是全局名字解析問題變得複雜。移動數據庫設計必須考慮到元數據的許多管理問題。

（6）基於位置的服務。隨着客户機的移動，依賴於位置的高速緩存信息也隨之失效。此外，要頻繁更新依賴於位置的查詢，然後應用這些查詢以更新高速緩存，也會帶來問題。

^[1]  （7）安全。移動數據的安全性不如固定位置數據的安全性。

一個理想的移動數據庫系統要做到有效地支持移動計算環境中的各種數據應用，滿足人們能在任意地點、任意時刻訪問任意數據的需求，應當實現如下四個目標。

可用性與可伸縮性（Scalability）

在保證系統穩定性的同時，提供高可用性，並且移動客户數不受限制，能滿足大規模移動用户的同時接入。

允許移動計算機在和網絡斷接的情況下訪問和更新數據庫。

支持滿足可串性的併發事務執行。

使系統總能收斂於一致狀態，從而避免出現混亂。

顯然，移動數據庫對移動計算環境中許多重要應用，諸如移動辦公系統，未來數字戰場的移動指揮、公共信息(天氣預報、旅遊交通信息、股市行情)發佈等，都將具有重要的意義和巨大的實用價值，擁有廣泛的應用前景。