嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)查詢

1 位置相關(guān)查詢優(yōu)化
1．1 嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)
在傳統(tǒng)的分布式計(jì)算系統(tǒng)中，各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間是通過固定網(wǎng)絡(luò)連接并保持網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)連接性的，而移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)改變了這種假設(shè)條件。移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)是固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布計(jì)算系統(tǒng)。
移動(dòng)計(jì)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(duì)稱性、電源能力的局限性等。
移動(dòng)數(shù)據(jù)庫的計(jì)算環(huán)境是傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展，可以看作客戶端與固定服務(wù)器節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)連接的分布式系統(tǒng)，因此移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于移動(dòng)數(shù)據(jù)庫在移動(dòng)計(jì)算的環(huán)境下應(yīng)用在嵌入式操作系統(tǒng)之上，所以它具有微小內(nèi)核結(jié)構(gòu)、支持標(biāo)準(zhǔn)SQL、事務(wù)管理功能、完善的數(shù)據(jù)同步機(jī)制、支持多種連接協(xié)議、完備的數(shù)據(jù)庫管理功能，以及支持多種嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能需求。
1．2 位置相關(guān)查詢優(yōu)化方式
在移動(dòng)數(shù)據(jù)庫中，存在著與位置相關(guān)信息的查詢及更新。查詢通常是與位置相關(guān)的，即使是同一個(gè)問題，在不同的地方所得查詢結(jié)果是不同的。
位置相關(guān)查詢是查詢條件中隱含有查詢者所在位置信息的查詢。其查詢處理不同于普通數(shù)據(jù)庫查詢處理，它要將移動(dòng)用戶的位置信息加入到查詢條件中，并附加必要的語義信息(如“最近的”等)。類似的位置相關(guān)查詢是一類很重要的查詢問題，例如司機(jī)查詢最近的加油站、救護(hù)車查詢最近的醫(yī)院、旅客查詢最近的飯店等。一般可以把這類地址相關(guān)查詢表示為：

其中：“x1，x2，．，xn”表示移動(dòng)用戶對(duì)象；Users表示所有移動(dòng)用戶的集合；loc表示記錄移動(dòng)用戶最近報(bào)告的地址(無線單元的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(duì)象“x1，x2，．，xn”非地址屬性的n元約束條件。

2 數(shù)據(jù)廣播
2．1 數(shù)據(jù)廣播的優(yōu)點(diǎn)
在一個(gè)無線單元內(nèi)，從服務(wù)器到移動(dòng)客戶機(jī)的下行通信帶寬一般要遠(yuǎn)大于從移動(dòng)客戶機(jī)到服務(wù)器的上行通信帶寬，而且移動(dòng)客戶機(jī)從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)的開銷也遠(yuǎn)小于發(fā)送開銷，因此在大部分場(chǎng)合中，即使是處于斷接狀態(tài)的移動(dòng)客戶機(jī)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(duì)稱性，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器把大多數(shù)用戶頻繁訪問的數(shù)據(jù)(即熱點(diǎn)數(shù)據(jù))組織起來，以周期性的廣播形式提供給移動(dòng)客戶機(jī)訪問，這種數(shù)據(jù)發(fā)布方式稱為“數(shù)據(jù)廣播”。
通俗地講，數(shù)據(jù)廣播是指在移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中，利用移動(dòng)客戶機(jī)與服務(wù)器通信的不對(duì)稱性，以周期性廣播的形式向客戶機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。其最大的優(yōu)點(diǎn)是，廣播開銷不依賴移動(dòng)用戶數(shù)量的變化而變化，借助數(shù)據(jù)廣播，可以在一定程度上解決移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的斷接問題。數(shù)據(jù)廣播的研究可分為服務(wù)器和移動(dòng)客戶機(jī)兩個(gè)方面：服務(wù)器主要考慮如何組織廣播數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)廣播的調(diào)度；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)主要考慮如何利用本地緩存進(jìn)一步減少查詢廣播數(shù)據(jù)的時(shí)間。
它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①很好的可伸縮性。因?yàn)榉?wù)器廣播數(shù)據(jù)的開銷與接收廣播的客戶機(jī)數(shù)是無關(guān)的，因此它可以以很小的代價(jià)支持大量移動(dòng)客戶機(jī)同時(shí)訪問數(shù)據(jù)。
②移動(dòng)客戶機(jī)可以不需要數(shù)據(jù)緩存。
③即使在斷接時(shí)也允許移動(dòng)客戶機(jī)訪問到最新數(shù)據(jù)。
④移動(dòng)客戶機(jī)不再需要預(yù)測(cè)未來的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。
數(shù)據(jù)廣播是解決移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶規(guī)模龐大及網(wǎng)絡(luò)通信非對(duì)稱問題的一種有效辦法。衡量數(shù)據(jù)廣播調(diào)度算法好壞的參數(shù)主要有2個(gè)：訪問時(shí)間和調(diào)諧時(shí)間。
2．2 數(shù)據(jù)廣播的標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)據(jù)的傳輸是基于MPEG一2 TS流的。針對(duì)不同的應(yīng)用類型，數(shù)據(jù)廣播定義了以下6種方式：數(shù)據(jù)管道、數(shù)據(jù)流、多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)傳送帶、對(duì)象傳送帶和用戶自定義的服務(wù)。
如圖1所示，數(shù)據(jù)廣播標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同的應(yīng)用類型規(guī)定了不同的服務(wù)級(jí)別。數(shù)據(jù)管道標(biāo)準(zhǔn)對(duì)如何從MPEG一2 TS流中恢復(fù)數(shù)據(jù)并沒有給出具體的細(xì)節(jié)，它只是簡(jiǎn)要描述了如何將數(shù)據(jù)放入MPEG一2 TS流的分組中去。數(shù)據(jù)流標(biāo)準(zhǔn)增加了更多的功能，特別是定時(shí)。這使得進(jìn)行異步的數(shù)據(jù)廣播、被同步的數(shù)據(jù)廣播以及同步的數(shù)據(jù)廣播變得可能。多協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)傳送帶、對(duì)象傳送帶標(biāo)準(zhǔn)都是建立在使用MPEG一2的DSM―CC幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(shù)據(jù)廣播增加了一些特定的信息以使該幀結(jié)構(gòu)在DVB環(huán)境中工作，特別是同業(yè)務(wù)信息(SI)的結(jié)合。