实时数据库系统.ppt

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1、实时数据库系统及其特征目录概述实时数据库的发展实时数据库与时间实时数据库的特征实时系统的主要特性实时数据库与其它高级数据库的联系实时数据库系统的主要技术实时数据库应用与研究概述数据库理论与技术的发展极其迅速，其应用日益广泛，在当今的信息社会中，它几乎无所不在。以关系型为代表的三大经典（层次、网状、关系）型数据库在传统的（商务和管理的事务型）应用领域获得了极大成功，然而它们在现代的（非传统）工程和时间关键型应用面前却显得软弱无力，面临着新的严峻的挑战，由此而导致了实时数据库（RealtimeDatabase，RTDB）的产生和发展。实时数据库的发展数据库的应用正从传统领域

2、向新的领域扩展，如CAD/CAM、CIMS；数据通信、电话交换、电力调度等网络管理；电子银行事务、电子数据交换与电子商务；交通控制、雷达跟踪、空中交通管制；武器制导、实时仿真、作战指挥自动化或C3I系统，等等。这些应用有着与传统应用不同的特征，一方面，要维护大量共享数据和控制数据；实时数据库的发展另一方面，其应用活动（任务或事务）有很强的时间性，要求在规定的时刻和(或)一定的时间内完成其处理；同时，所处理的数据也往往是“短暂”的，即有一定的有效时间，过时则有新的数据产生，而当前的决策或推导变成无效。所以，这种应用对数据库和实时处理两者的功能及特性均有需求，既需要数据库来

3、支持大量数据的共享，维护其数据的一致性，又需要实时处理来支持其任务（事务）与数据的定时限制。实时数据库的发展但是，传统的数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维护数据的完整性、一致性，其性能目标是高的系统吞吐量和低的代价，而根本不考虑有关数据及其处理的定时限制，所以，传统的数据库管理系统（DBMS）不能满足这种实时应用的需要。而传统的实时系统（RTS）虽然支持任务的定时限制，但它针对的是结构与关系很简单、稳定不变和可预报的数据，不涉及维护大量共享数据及它们的完整性和一致性，尤其是时间一致性。因此，只有将两者的概念、技术、方法与机制"无缝集成"（SeamlessInte

4、gration）的实时数据库（RTDB）才能同时支持定时和一致性。实时数据库的发展实时数据库定义：是其数据和事务都有显式定时限制的数据库，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。注意：RTDB并非是数据库和实时系统两者的简单结合，它需要对一系列的概念、理论、技术、方法和机制进行研究开发。实时数据库与时间1.数据与时间相关按照与之相关的时间的性质不同又可分为两类：数据本身就是时间即从"时间域"中取值，如"日期"，称为"用户定义的时间"，也就是用户自己知道，而系统并不知道它是时间，系统将毫无区别地把它像其他数据一样处理。实时数据库与时间数

5、据的值随时间而变化数据库中的数据是对其所服务的"现实世界"中对象状态的描述，对象状态发生变化则引起数据库中相应数据值的变化，因而与数据值变化相联的时间可以是现实对象状态的实际时间，称为"真实"或"事件"时间，即数据库中相应数据值变化的时间，称为"事务时间"。2．实时事务有定时限制典型的就是其"截止时间"。对于RTDB，其结果产生的时间与结果本身一样重要，一般只允许事务存取"当前有效"的数据，事务必须维护数据库中数据的"事件一致性"。实时数据库的特征如上所述，RTDB的特征主要表现在数据和事务的定时限制上，下面分别介绍：1.RTDB的数据特征：在RTDB中，数据随外部

6、环境状态的变化而快速变化，其值只在一定的时间内是"流行"的，过时则无效了，故系统除了维护数据库内部状态（数据值）的正确性、相容性外，还必须同时维护内部状态与外部环境实际状态的一致性，以及数据用来决策或推导新数据时在时间上的相互一致性。RTDB中的一个数据对象d由三个分量组成（dv，dtp，devi），它们分别为d的当前值、采样时间、外部有效期（外部现实对象状态变化的时间间隔），有效期即自dtp算起dv有效的时间长度。对于RTDB中的每一d，有内部一致性、外部一致性和相互一致性特征。实时数据库的特征内部一致性dv满足预先定义的数据库内部状态的完整性和一致性限制。这就是传统

7、意义下的数据正确性。外部一致性设tc为当前或检测时间，当且仅当（tc－dtp）≤devi，则说d是外部一致的，即dv和对应的外部现实对象的状态是一样的。相互一致性用来决策或导出新数据的一组相关数据称为一个相互一致集，记为R，其中的数据必须尽可能地在一个允许的公共时间期内被采取（或导出），这个公共时间期就称为R的相互有效期，记为Rmvi，对于R中的任两个数据d和d′,有

8、dtp－d′tp

9、≤Rmvi，则说R中的数据是相互一致的。外部一致性和相互一致性都是关于时间的，故统称时间一致性。既是内部一致又是时间一致的数据才是正确的。实时数据库的特征