以下是我在北京某大學(xué)演講實時數(shù)據(jù)庫論理與技術(shù)的PPT提綱：

實時數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)

匯報提綱

1.實時數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品定位

2.實時數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

3.實時數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向

內(nèi)容

1.實時數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品定位

1.1.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機科學(xué)中的一個重要分支；

針對不同的應(yīng)用環(huán)境和用戶需求，出現(xiàn)了許多新領(lǐng)域、新成果和新技術(shù)；

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫；

1.2.數(shù)據(jù)庫的分類

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

層次型數(shù)據(jù)庫；

網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫；

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；

現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)模型：面象對象數(shù)據(jù)庫、文檔型數(shù)據(jù)庫；

數(shù)據(jù)分布：分布式數(shù)據(jù)庫、聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫、移動數(shù)據(jù)庫；

處理方式：并行數(shù)據(jù)庫；

應(yīng)用領(lǐng)域：演繹數(shù)據(jù)庫、知識庫、主動數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等、嵌入式數(shù)據(jù)庫；

連接性：WEB數(shù)據(jù)庫；

存儲介質(zhì)：內(nèi)存數(shù)據(jù)庫；

時間特性：實時數(shù)據(jù)庫；

1.3.實時數(shù)據(jù)庫的概念

實時數(shù)據(jù)庫RTDB(Real-Time Data Base)是數(shù)據(jù)和事務(wù)都有定時特性或定時限制的數(shù)據(jù)庫。

1.4.與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的區(qū)別

數(shù)據(jù)時效性

測點數(shù)量

插入速度

數(shù)據(jù)存貯量

維護方便性

1.5.實時數(shù)據(jù)庫的分類

硬實時數(shù)據(jù)庫

固實時數(shù)據(jù)庫

軟實時數(shù)據(jù)庫

1.6.流程工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫

流程工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫與是一種特殊的實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)

歷史數(shù)據(jù)的處理與實時數(shù)據(jù)的處理同等重要；

弱化控制功能，強調(diào)歷史數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用；

實時性要求不高，屬于固、軟實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；

1.7.實時數(shù)據(jù)庫定位

處于生產(chǎn)控制系統(tǒng)與經(jīng)營管理系統(tǒng)之間的“數(shù)字鴻溝” 不能滿足管控一體化的需求。

實時數(shù)據(jù)庫是橋梁、平臺

1.8.應(yīng)用領(lǐng)域

流程工業(yè)

在我國，流程工業(yè)是一個非常巨大的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位，是國民經(jīng)濟發(fā)展中極為重要的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。包括石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環(huán)保、電力等工業(yè)行業(yè)。

非流程工業(yè)

仿真、交通、電信、通訊、郵電等行業(yè)。

2.實時數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

2.1.實時數(shù)據(jù)庫的功能點

實時數(shù)據(jù)庫模型

實時事務(wù)調(diào)度：包括并發(fā)控制、沖突解決、死鎖等內(nèi)容

數(shù)據(jù)壓縮

容錯性與錯誤恢復(fù)

訪問準(zhǔn)入控制

內(nèi)存組織與管理

索引結(jié)構(gòu)

I/O與磁盤調(diào)度

主內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

系統(tǒng)資源調(diào)度、恢復(fù)

不精確計算問題

放松的可串行化問題

查詢處理算法

實時SQL

數(shù)據(jù)和事務(wù)特性的語義及這種語義與一致性、正確性的關(guān)系

實時事務(wù)的可預(yù)測性

通信的協(xié)議與算法

數(shù)據(jù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化

……

2.2.實時數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)

2.4.數(shù)據(jù)壓縮

無損壓縮

Shannon把信息中排除了冗余后的平均信息量稱為“信息熵”，并給出了計算信息熵的數(shù)學(xué)表達式，是所有無損數(shù)據(jù)壓縮算法的理論基礎(chǔ)

Huffman編碼

LZ 算法

有損壓縮

JPG

MP3

2.4.1.實時數(shù)據(jù)的有損壓縮

原理：

實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)變化具有一定波形規(guī)律；

只有一小部分測點的值經(jīng)常發(fā)生改變；

測點的數(shù)值都具有慢變化的特征；

數(shù)值變化與時間變化具有共同變化特性；

用戶在一定范圍內(nèi)，能夠允許數(shù)據(jù)的精度損失；

實現(xiàn)：

死區(qū)壓縮；

旋轉(zhuǎn)門壓縮；

2.4.2.旋轉(zhuǎn)門壓縮圖示

2.5.歷史文件的磁盤組織

實時數(shù)據(jù)庫最終的數(shù)據(jù)流向是建立于磁盤上的歷史數(shù)據(jù)庫。

歷史數(shù)據(jù)庫能存儲歷史數(shù)據(jù)，還存儲屬性數(shù)據(jù)、中間計算結(jié)果數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、索引結(jié)構(gòu)。

壓縮率、訪問速度、訪問并發(fā)性是影響歷史數(shù)據(jù)庫性能的重要因素。

2.5.1.歷史數(shù)據(jù)特點

流程工業(yè)歷史數(shù)據(jù)的特點：

歷史數(shù)據(jù)量巨大

歷史數(shù)據(jù)保存的時間長

存儲格式簡單，沒有復(fù)雜的關(guān)系

不同測點數(shù)據(jù)保存的時間間隔相差很大；

許多測點的數(shù)據(jù)變化平緩；

以測點為單位進行歷史存儲

以測點和時間為查詢條件

大量的查詢都是最近時間段的歷史數(shù)據(jù)

追加插入多，刪除少，修改少，中間插入少。

查詢?yōu)榉謮K查詢，隨機查詢少。

2.5.2.歷史數(shù)據(jù)的設(shè)計

占用磁盤空間小：壓縮算法

查詢時間速度快：索引結(jié)構(gòu)

訪問磁盤次數(shù)盡可能少：頁面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

易于管理：多文件，索引與數(shù)據(jù)共存；

具備數(shù)據(jù)恢復(fù)功能：日志系統(tǒng)

2.6.索引結(jié)構(gòu)

典型的索引有如下幾類：

HASH索引

順序索引

B樹索引

AVL樹索引

T樹索引

數(shù)組索引

2.6.1.實時數(shù)據(jù)庫的索引選擇

T樹和B樹的選擇

時間因素的索引選擇

內(nèi)存索引結(jié)構(gòu)和文件索引結(jié)構(gòu)的選擇

2.7.緩沖區(qū)設(shè)計

緩沖區(qū)在內(nèi)外存數(shù)據(jù)交換中的作用

緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)選擇(影子內(nèi)存法、HASH表)

緩沖區(qū)的頁面定位算法

緩沖區(qū)的頁面淘汰算法

2.8.內(nèi)存數(shù)據(jù)組織

內(nèi)存數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)選擇

內(nèi)存數(shù)據(jù)的索引算法

內(nèi)存數(shù)據(jù)的在線組態(tài)算法

內(nèi)存數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出

2.9.任務(wù)調(diào)度和并發(fā)處理

任務(wù)調(diào)度的機制

消息和任務(wù)分派

多線程處理的優(yōu)勢

鎖機制的選擇，二段鎖，讀寫鎖，鎖的粒度

多個進程之間的并發(fā)處理

多機器之間的并發(fā)處理

2.10.事件和報警

事件和報警類別

事件和報警服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)情況下的事件和報警統(tǒng)一處理

2.11.發(fā)布和訂閱

發(fā)布和訂閱機制

變化監(jiān)視項

變化通知

定時通知

訂閱的取消和續(xù)訂

2.12.安全管理

用戶登陸和注銷

用戶的權(quán)限管理

安全區(qū)

信息安全和防護

2.13.應(yīng)用程序接口

接口API

在API之上提供擴充和封裝

ODBC、OPC、ActiveX

多級體系結(jié)構(gòu)

冗余處理

不同設(shè)備的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化

定制接口功能

實時SQL語言

2.14.應(yīng)用模塊

配置、管理、診斷、調(diào)試、維護模塊

界面展現(xiàn)模塊

分析、統(tǒng)計、運行、報警、日志模塊

通用行業(yè)模塊

專業(yè)行業(yè)模塊

可擴充性、通用性的解決方案

3.實時數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向

3.1.通用信息模型

平面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和層次級應(yīng)用的矛盾

信息模型的抽象和實例化

行業(yè)通用的信息模型結(jié)構(gòu)

CIM、OPC UA

3.2.通用應(yīng)用模型

通用應(yīng)用模型：企業(yè)信息門戶

專用應(yīng)用模型：通用績效考核

具體行業(yè)的深化應(yīng)用：專業(yè)化的模塊、便利的接口

3.3.統(tǒng)一維護模型

系統(tǒng)的龐大，后期維護的方便和統(tǒng)一

通用信息模型的透明化

自動化維護和專家決策

3.4.基于OPC UA的標(biāo)準(zhǔn)化接口

OPC的困局

OPC UA的前景

OPC UA應(yīng)用于實時數(shù)據(jù)庫的可能性

OPC UA對實時數(shù)據(jù)庫的意義

3.5.與其它計算機技術(shù)的結(jié)合

嵌入式實時數(shù)據(jù)庫

主動式實時數(shù)據(jù)庫

實時數(shù)據(jù)庫硬件化

與關(guān)系數(shù)據(jù)庫整合的企業(yè)信息平臺

文章來源:http://blog.gkong.com/more.asp?name=linkman&id=21235

總結(jié)

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