徐俊刚徐俊刚（xujggucas.ac.cnxujggucas.ac.cn) )20092009年年2 2月月20092009年年6 6月月1.1.WWWWWW数据库系统的产生及其运行环境数据库系统的产生及其运行环境2.2.WWWWWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构3.3.WWWWWW数据库数据库4.4.移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型5.5.移动数据库中的数据管理移动数据库中的数据管理6.6.移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究DDB与与WWW数据库和移动数据库数据库和移动数据库 第第9章章WWW起源World Wide Web，简称WWW，也称Web是由瑞士的CERN于1990年搭建的，最早是用于物理学家之间提供信息共享。目前WWW已成为Internet网的主要组成部分WWW数据库系统的产生Web服务中存在大量的文本和图片等信息，单纯的检索能力比较弱Web数据库系统应运而生，它将Web技术与分布式数据库技术有机结合，用数据库技术管理WWW上的数据1.1 WWW WWW数据库系统的产生数据库系统的产生1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境WWW数据库系统概念WWW环境下运行的数据库系统它的数据库分散配置在WWW的不同节点上能够为WWW用户提供远程数据访问服务是一种特定的分布式数据库系统网络数据库系统WWW数据库系统前景是采用超文本、超媒体进行信息存储与传递的特定的分布式数据库系统。随着Internet的普及，WWW数据库系统将成为未来最现实、最受欢迎、最为流行的、应用最为广泛的分布式数据库系统。1.1 WWW WWW数据库系统的产生数据库系统的产生1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境统一资源定位器Uniform Resource Locator，简称URL它由三部分组成第一部分是超文本传输协议HTTP第二部分是WWW上唯一的网站名或机器名第三部分是相关文件在网站上的路径名如http:/www.gucas.ac.cn/gscascn/index.aspx超文本传输协议Hypertext Transfer Protocol，简称HTTPHTTP是Web的主要基础，支持Web上客户机与服务器之间的通信1.2 统一资源定位器和超文本传输协议统一资源定位器和超文本传输协议1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境HTTP协议的会话过程连接（connection）请求（request）应答（response）关闭（close）HTTP的主要功能可以传输复杂数据类型，客户机可以直接显示这些数据类型，如声音、图像和视频等便于在HTTP客户机之间或者使用不同网关的其他协议之间通信的功能，如Gopher、SMTP、新闻组、FTP等。1.2 统一资源定位器和超文本传输协议统一资源定位器和超文本传输协议1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境1.2 统一资源定位器和超文本传输协议统一资源定位器和超文本传输协议1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境HTTP客户机HTTP服务器HTML文挡其他数据类型：图形声音视频其他服务：GopherSMTP邮件新闻组FTPHTTP协议HTTP适用于各种数据类型和协议适用于各种数据类型和协议超文本标记语言HyperText Markup Language，简称HTML它是一种标准化的、结构化的文档可以在不同WWW浏览器、编辑器和转换器上统一使用HTML文档的主要特点可以包含指向其他文档的链接项，即URL。可以将声音、图像、视频等多媒体信息集成在一起。HTML文档本身并不包含多媒体数据，它仅包含指向这些多媒体数据的链接项。1.3 超文本标记语言和主页超文本标记语言和主页1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境1.3 超文本标记语言和主页超文本标记语言和主页1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境http:/www.xyz.com/sale.htmhttp:/www.abc.com/finance.htmhttp:/www.abc.com/product.htm http:/www.xyz.com/sale.htmhttp:/www.xyz.com/work.htmhttp:/www.abc.com/finance.htmhttp:/www.xyz.com/work.htmhttp:/www.abc.com/product.htmhttp:/www.xyz.com/work.htmhttp:/www.abc.com/product.htm http:/www.xyz.com/sale.htm页面之间链接示意图 HTML语言的特点通用性简易性可扩展性与平台无关性支持用不同方式创建HTML文档1.3 超文本标记语言和主页超文本标记语言和主页1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境主页Homepage，简称HP主要是包含个人或机构基本信息的页面，用于对个人或机构进行综合性介绍，是访问个人或机构详细信息的入口点。对一个机构来说，主页通常是WWW服务器的缺省页面，如输入www.gucas.ac.cn就到了中科院研究生院的缺省主页。对个人主页来说，往往不是缺省页面，需要输入指定的路径及文件名。1.3 超文本标记语言和主页超文本标记语言和主页1 WWW1 WWW数据库的产生及其运行环境数据库的产生及其运行环境WWW数据库系统不是真正意义上的分布式数据库系统但是和分布式数据库系统有着极其紧密的关系可以说是一种特定的分布式数据库系统WWW数据库的体系结构客户机或Web浏览器网络Web服务器数据服务器2.1 概述概述2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构2.2 WWW WWW数据库体系结构数据库体系结构2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 Web数据库的体系结构图 浏览器Web服务器数据库HTML文档CGI接口ISAPINSAPIJDBCHTMLHTMLSQL结果HTML 网 络HTML数据库服务器WWW浏览器工作原理WWW浏览器负责接收用户的请求，并利用HTTP协议将用户的请求传送给WWW服务器。当服务器将请求的相应结果页面返回到该浏览器后，它将结果页面进行解释，并显示在用户的屏幕上。WWW浏览器由一系列的客户单元、解释单元和一个控制单元组成2.3 WWW WWW浏览器浏览器2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构2.3 WWW WWW浏览器浏览器2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构控制单元HTTP客户单元其他客户单元HTML解释单元其他解释单元网络接口驱动鼠标或键盘输入输出 显示与服务器通信WWW浏览器的主要组成部分 WWW浏览器基本功能查找、启动与终止链接通过按钮和菜单项进行链接使用历史得到以往访问过的页面的地址列表使用书签提供更多的页面的地址自由设定屏幕窗口选择起始页面改变浏览器界面的式样、字体和色彩查看内嵌图像与外部图像保存和打印主页2.3 WWW WWW浏览器浏览器2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构2.4 WWW WWW服务器服务器2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构WWW服务器应用程序驱动程序管理器和DBMS驱动程序2.4 WWW WWW服务器服务器2 WWW2 WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构Web浏览器 Web浏览器 Web浏览器 应用程序 管理器 驱动程序 驱动程序1 驱动程序2 驱动程序nWWW服务器DBMS1DBMS1DBMSnDB1DB1nDB2数据库服务器 WWW服务器组成的主要部分 WWW数据库的建立WWW数据库驻留在WWW网络的各个节点上，它可以是独立的集中式的数据库。这与计算机网络环境下的真正意义上的分布式数据库是有本质区别的在WWW数据库系统中，数据的完整性管理是极为重要的，可以通过利用专用的数据复制器进行3.1 WWW WWW数据库的建立和访问数据库的建立和访问3 WWW3 WWW数据库数据库建立WWW数据库的步骤建立数据库的逻辑分区或数据库存储文件创建数据库建立用户自定义数据类型建立数据库基本表、视图和索引装入数据3.1 WWW WWW数据库的建立和访问数据库的建立和访问3 WWW3 WWW数据库数据库WWW数据库的访问建立数据源Web上数据库访问的方法使用CGI脚本的存取方法使用JDBC的存取方法3.1 WWW WWW数据库的建立和访问数据库的建立和访问3 WWW3 WWW数据库数据库3.1 WWW WWW数据库的建立和访问数据库的建立和访问3 WWW3 WWW数据库数据库使用CGI脚本实现Web数据库存取 Web浏览器Web服务器CGI脚本程序数据库管理系统数据库查询http响应http查询响应响应查询响应客户机端服务器端数据库与Web接口的重要性第一，随着Web上电子商务等应用的发展，用于事务处理的数据库必须连接到Web上。第二，可以通过动态生成Web文档，解决依用户的不同而使显示的Web文档也不同（个性化），以及当数据更新时Web文档也应该同步更新的问题。数据库的Web接口方式固有调用方式ODBC方式JDBC方式ASP方式JSP方式3.2 WWW WWW数据库接口数据库接口3 WWW3 WWW数据库数据库应用需求是移动数据库技术发展的源动力对人活动范围的扩展，不分地域和时间商务领域的需求，移动商务数字化信息服务的发展，天气预报、交通信息军事领域的特殊需求通信、硬件技术及相应软件技术的发展为移动数据库的产生提供了强有力的技术保障无线通信技术的发展硬件技术的发展相应软件技术的发展4.1 移动数据库的产生背景移动数据库的产生背景4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型4.2 移动计算环境的体系结构移动计算环境的体系结构4 4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型无线广播信元固定主机 移动平台的通用结构高速广域网固定主机固定主机固定主机固定主机基站基站基站基站为移动单元为无线连接断开状态无线广播信元无线广播信元穿越无线LAN信元移动单元Mobile units, MU是使用电池供电的便携式计算机等移动设备可在地理位置移动性区域内自由移动移动计算平台类似于客户机/服务器体系结构移动单元有时被看作客户机，基站作为服务器客户机和服务器通过无线信道进行通信4.2 移动计算环境的体系结构移动计算环境的体系结构4 4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型移动环境的特性移动数据库环境中数据的更新很快，用户需要保持对数据更新的追踪，以确保数据的及时更新移动用户随机地进入或离开信元移动环境中，响应时间和电源供给都很重要。4.2 移动计算环境的体系结构移动计算环境的体系结构4 4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型4.3 移动数据库的参考模型移动数据库的参考模型4 4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型 移动数据库系统参考模型同步服务器 网 络同步协同器ODBC接口异构数据源Oracle数据库嵌入式应用同步接口MDBMS数据库嵌入式移动设备主机或基站DBMS为无线连接移动数据库系统由两部分组成一部分俗称移动部分或客户机，运行在嵌入式移动设备上，包括嵌入式移动应用、移动数据库系统及其同步接口，以及移动数据库另一部分俗称固定部分或服务器，是在主机或基站上运行，包括主数据库及其数据库管理系统，其他异构数据源及ODBC和同步服务器及同步协同器两部分之间通过网络进行通信，嵌入式移动设备与网络的链接通常是无线链接。4.3 移动数据库的参考模型移动数据库的参考模型4 4 移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型移动应用的分类垂直应用：用户在确定的信元内对数据进行操作，如医疗卫生行业用户、出租车司机用户分别可以获得相关信息水平应用：用户协同完成某项工作，它们对系统内分布的数据进行操作。移动应用的数据分类私有数据公有数据：多用于垂直应用共享数据：水平应用5.1 移动应用中的数据移动应用中的数据5 5 移动数据库系统的数据管理问题移动数据库系统的数据管理问题移动计算环境下的数据管理功能数据同步复制功能移动事务管理功能故障的恢复能力系统数据的安全备份功能微型化系统5.2 移动计算环境下的数据管理问题移动计算环境下的数据管理问题5 5 移动数据库系统的数据管理问题移动数据库系统的数据管理问题数据同步复制的内容数据复制的冲突检测和冲突解决同步过程中事务原子性的保证主动同步的实现与异构数据源同步，以及与异构数据源之间数据类型的转换数据的快速复制6.1 移动数据库数据的同步复制移动数据库数据的同步复制6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究数据同步复制的冲突（移动设备上的嵌入式数据库与主动数据库同步时，在数据完整性上发生的冲突）在对移动设备上的嵌入式数据库进行INSERT操作时，违反主关键字约束在对移动设备上的嵌入式数据库进行UPDATE操作时，违反主关键字约束在对移动设备上的嵌入式数据库进行UPDATE操作时，使用了一个不存在的主关键字在对移动设备上的嵌入式数据库进行UPDATE操作时，UPDATE操作中的旧值与主数据库中的旧值不匹配在对移动设备上的嵌入式数据库进行DELETE操作时，UPDATE操作中的旧值与主数据库中的旧值不匹配6.1 移动数据库数据的同步复制移动数据库数据的同步复制6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究数据同步复制的冲突（移动设备上的嵌入式数据库与主动数据库同步时，在数据完整性上发生的冲突）用户可以通过指定以主数据库数据为主，或是以移动设备上的嵌入式数据库数据为主，来解决主数据库与嵌入式数据库两者之间的数据同步过程中的冲突。如指定以主数据库数据为主，则当发生同步数据冲突时，系统将根据主数据库数据来更新移动设备上的数据库的中的数据，而主数据库中的数据不做改动反之，如果用户指定以嵌入式数据库数据为主，则当发生同步数据冲突时，系统将根据嵌入式数据库中的数据来更新主数据库中的数据，而嵌入式数据库中的数据不做改动6.1 移动数据库数据的同步复制移动数据库数据的同步复制6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究数据同步复制的传统方法传统的数据复制技术有冲突检测和解决技术、快速刷新技术、缓存技术。移动环境中的一些特殊方法两层复制文档复制依靠应用系统的语义来进行协调影子跟踪6.1 移动数据库数据的同步复制移动数据库数据的同步复制6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究基于事务代理技术的移动事务管理Oracle公司的Mobile Agent移动用户采用“客户机/Mobile Agent/服务器”结构访问这种方法可以使移动设备不用随时连接服务器，有效地减少了通信时间基于移动事务局部化技术和数据复制技术的事务管理Sybase ASA，IBM DB2 Everywhere采用这种技术所有的数据库事务都是在嵌入式设备上完成，在需要时把已经完成的局部事务向主节点上数据库提交东北大学的OpenBASE Mini也采用了对移动事务进行局部优化并结合数据同步复制的方法，完成了对移动节点事务的管理6.2 移动数据库数据的移动事务管理移动数据库数据的移动事务管理6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究微型化技术是实现移动系统的一项重要技术从趋势上看，移动节点使用的设备都趋于小型化，HPC,PDA和智能手机等但是这些移动设备具有的资源有限，尤其是存储空间包括两个方面：移动数据库微型化和数据管理系统的微型化移动数据库微型化主要采用的方法是根据应用对数据库的模式进行分解，分为水平分解、垂直分解和混合分解DBMS的微型化功能换空间，去掉一些用不到的功能来减少系统的大小Sybase的Ultralite技术就是一种数据库精简技术6.3 移动数据库系统的微型化移动数据库系统的微型化6 6 移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究总总 结结WWW数据库系统的产生及其运行环境数据库系统的产生及其运行环境WWW数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构WWW数据库数据库移动计算环境和移动数据系统参考模型移动计算环境和移动数据系统参考模型移动数据库中的数据管理移动数据库中的数据管理移动数据库系统实现技术和应用研究移动数据库系统实现技术和应用研究