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《湖南大学》 2005年
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面向工业控制的嵌入式数据库研究

刘巍巍  
【摘要】:随着嵌入式系统的快速发展,在嵌入式系统中需要存储和管理的数据量也高速增长,对嵌入式数据库系统的研究已经成为热点问题。 本文主要研究面向工业控制应用领域的嵌入式数据库系统。在工控嵌入式系统中,一方面要求嵌入式数据库具有传统数据库的数据管理能力,另一方面又要求嵌入式数据库系统能够有一定的实时性。本文结合工业控制的应用特点,将嵌入式系统,数据库系统和实时性问题有机结合起来,理解三者之间的内在联系,研究嵌入式数据库系统设计和实现中的相关问题。 文中就面向工业控制的嵌入式数据库应用提出两个关键问题,即工控系统中的嵌入式数据库要有较强的实时性;需要满足对热点数据的高频率、高速度的访问需求。传统的数据库中一般通过索引机制来定位数据,这种基于索引系统访问数据的方式并不适合工控制系统中的数据库应用,因为对索引系统高频率的查找会降低系统性能,并且事务执行时间也难以准确估计。本文提出采用数据库指针的思想来满足工控系统对热点数据的访问需求,并且提高事务执行的可预见性,从而提高数据库的实时性。数据库指针能够绕过索引系统直接访问数据,它简洁高效、具有良好的可预见性,尤其适用于工业控制中高频率、周期性执行的控制任务访问数据库。 本文还研究了嵌入式数据库实时性的相关理论,并从数据库体系结构、数据模型、索引机制、数据库接口、并发控制机制等方面深入探讨了嵌入式数据库的理论,同时结合工业控制的应用需求对相关的实现技术作了详细的分析与比较。 在前述分析与讨论的基础上,最后本文以汽车发动机控制系统中的嵌入式数据库应用为背景,设计并实现了一个混合嵌入式实时数据库系统-MRTEDBS。该数据库系统能支持软实时事务和硬实时事务,对于软实时事务采用关系型事务模型处理;对于硬实时事务和控制系统中对热点数据的访问则采用数据库指针来处理,较好地满足了工控系统对数据库的需求。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP392

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