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嵌入式实时内存数据库关键技术研究

作　者: 黄晨
导　师: 许兆新
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 嵌入式实时内存数据库实时事务处理存储算法
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 222次
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内容摘要

随着嵌入式系统应用领域的拓展,嵌入式系统应用向管理系统延伸,管理系统的大量信息又引发了交叉领域——嵌入式数据库的发展,将数据库技术应用到嵌入式系统已成为新一代嵌入式系统的发展趋势。本文将结合实验室创新课题深入研究嵌入式实时内存数据库系统的相关理论及应用技术。本文结合嵌入式操作系统实时性的特点,以内存数据库为基础,给出了嵌入式实时内存数据库总体结构设计方案,并就应用中的若干关键技术问题进行研究。由于实时数据库对处理效率有较高的要求,本文重点研究了内存数据库索引结构的建立问题,在对比研究T树和Hash这两种索引方式基础上,给出了适于内存数据库的索引结构。针对事务处理层应用,从理论上提出一种改进的实时乐观并发控制方法。该方法引入优先图化简机制、环路检测算法,通过动态调整环路的优先图时标间隔来减少事务冲突和事务重启率,使冲突可串行化,提高了并行率,节省了系统资源。针对存储管理层应用,提出了一种新的存储方案来解决嵌入式数据库文件存储的可靠性问题。根据服务器端硬盘资源、数据库类型等具体情况和实际需求,本文选择改进的LZ77压缩算法和解码纠错算法相结合的方法或者采用Tornado码复制算法处理数据文件,并将RAID 1磁盘阵列技术用于硬盘。本文基于VxWorks嵌入式操作系统,搭建了嵌入式实验环境,对研究结果进行测试。实验证明,本文提出的方案能明显改善和提高数据库存储层的数据可靠性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 论文研究背景和意义  11-12
  1.2 嵌入式实时内存数据库发展及应用  12-13
  1.3 论文主要研究内容  13-15
第2章嵌入式开发环境建立及软件平台设计  15-27
  2.1 嵌入式实时内存数据库开发环境  15-21
    2.1.1 嵌入式实时操作系统VxWorks5.5  15-16
    2.1.2 集成开发环境Tornado  16-17
    2.1.3 调试环境的建立  17-20
    2.1.4 realtek8139网卡驱动  20-21
    2.1.5 目标机硬盘文件系统  21
  2.2 嵌入式软件平台设计  21-26
    2.2.1 嵌入式软件平台组成  22-25
    2.2.2 系统功能  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章内存数据库体系结构设计及索引技术研究  27-41
  3.1 嵌入式实时内存数据库体系结构设计  27-29
    3.1.1 接口层  27-29
    3.1.2 事务处理层  29
    3.1.3 存储管理层  29
  3.2 内存数据库研究  29-33
    3.2.1 内存数据库概念  30-31
    3.2.2 内存数据库与磁盘数据库的区别  31-32
    3.2.3 内存数据库存储结构  32-33
  3.3 内存数据库索引机制建立  33-40
    3.3.1 T树索引结构  33-36
    3.3.2 Hash索引结构  36-38
    3.3.3 索引算法比较与选择  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章实时数据库事务处理层设计研究  41-59
  4.1 实时数据库中的事务  41-44
    4.1.1 实时事务的属性  41-42
    4.1.2 实时事务的分类  42-43
    4.1.3 实时事务调度算法  43-44
  4.2 实时数据库事务处理层模型设计  44-47
    4.2.1 事务队列  44-45
    4.2.2 事务控制管理  45-47
    4.2.3 事务调度器  47
  4.3 改进实时乐观并发控制方法研究  47-56
    4.3.1 实时乐观并发控制方法的引入  47-48
    4.3.2 实时乐观并发控制  48-50
    4.3.3 优先图  50-52
    4.3.4 环路检测算法研究  52-54
    4.3.5 解决冲突的方法研究  54-56
  4.4 并发控制方法对比分析  56-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章实时数据库文件可靠存储方案设计实现  59-77
  5.1 改进LZ77压缩算法  59-66
    5.1.1 理论模型推导  61
    5.1.2 滑动窗口改进技术研究  61-63
    5.1.3 输出方式改进技术研究  63-64
    5.1.4 LZ77方法改进实验结果分析  64
    5.1.5 解码纠错算法  64-66
  5.2 Tornado码算法设计  66-71
    5.2.1 Tornado码编码与解码  68-69
    5.2.2 算法设计  69
    5.2.3 Tornado码算法实验分析  69-70
    5.2.4 Tornado码可靠性验证  70-71
  5.3 嵌入式实时内存数据库文件存储方案设计  71-72
  5.4 嵌入式实时内存数据库存储实现  72-76
    5.4.1 基于RAID1的硬盘实现方法  72-74
    5.4.2 客户端界面  74-76
  5.5 本章小结  76-77
结论  77-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  82-83
致谢  83

嵌入式实时内存数据库关键技术研究

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