以下是我在北京某大學演講實時數據庫論理與技術的PPT提綱：

實時數據庫理論與技術

匯報提綱

1.實時數據庫的產品定位

2.實時數據庫的關鍵技術

3.實時數據庫的發展方向

內容

1.實時數據庫的產品定位

1.1.數據庫技術的發展

數據庫技術是計算機科學中的一個重要分支；

針對不同的應用環境和用戶需求，出現了許多新領域、新成果和新技術；

傳統數據庫和現代數據庫；

1.2.數據庫的分類

傳統數據庫

層次型數據庫；

網狀型數據庫；

關系型數據庫；

現代數據庫

數據模型：面象對象數據庫、文檔型數據庫；

數據分布：分布式數據庫、聯邦數據庫、移動數據庫；

處理方式：并行數據庫；

應用領域：演繹數據庫、知識庫、主動數據庫、多媒體數據庫、工程數據庫、統計數據庫、空間數據庫等、嵌入式數據庫；

連接性：WEB數據庫；

存儲介質：內存數據庫；

時間特性：實時數據庫；

1.3.實時數據庫的概念

實時數據庫RTDB(Real-Time Data Base)是數據和事務都有定時特性或定時限制的數據庫。

1.4.與關系數據庫的區別

數據時效性

測點數量

插入速度

數據存貯量

維護方便性

1.5.實時數據庫的分類

硬實時數據庫

固實時數據庫

軟實時數據庫

1.6.流程工業實時數據庫

流程工業實時數據庫與是一種特殊的實時數據系統

歷史數據的處理與實時數據的處理同等重要；

弱化控制功能，強調歷史數據的分析應用；

實時性要求不高，屬于固、軟實時數據庫系統；

1.7.實時數據庫定位

處于生產控制系統與經營管理系統之間的“數字鴻溝” 不能滿足管控一體化的需求。

實時數據庫是橋梁、平臺

1.8.應用領域

流程工業

在我國，流程工業是一個非常巨大的產業，在產業中占據重要的地位，是國民經濟發展中極為重要的基礎支柱產業。包括石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環保、電力等工業行業。

非流程工業

仿真、交通、電信、通訊、郵電等行業。

2.實時數據庫的關鍵技術

2.1.實時數據庫的功能點

實時數據庫模型

實時事務調度：包括并發控制、沖突解決、死鎖等內容

數據壓縮

容錯性與錯誤恢復

訪問準入控制

內存組織與管理

索引結構

I/O與磁盤調度

主內存數據庫系統

系統資源調度、恢復

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

數據和事務特性的語義及這種語義與一致性、正確性的關系

實時事務的可預測性

通信的協議與算法

數據接口的標準化

……

2.2.實時數據庫的架構

2.4.數據壓縮

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學表達式，是所有無損數據壓縮算法的理論基礎

Huffman編碼

LZ 算法

有損壓縮

JPG

MP3

2.4.1.實時數據的有損壓縮

原理：

實時數據的數據變化具有一定波形規律；

只有一小部分測點的值經常發生改變；

測點的數值都具有慢變化的特征；

數值變化與時間變化具有共同變化特性；

用戶在一定范圍內，能夠允許數據的精度損失；

實現：

死區壓縮；

旋轉門壓縮；

2.4.2.旋轉門壓縮圖示

2.5.歷史文件的磁盤組織

實時數據庫最終的數據流向是建立于磁盤上的歷史數據庫。

歷史數據庫能存儲歷史數據，還存儲屬性數據、中間計算結果數據、統計數據、索引結構。

壓縮率、訪問速度、訪問并發性是影響歷史數據庫性能的重要因素。

2.5.1.歷史數據特點

流程工業歷史數據的特點：

歷史數據量巨大

歷史數據保存的時間長

存儲格式簡單，沒有復雜的關系

不同測點數據保存的時間間隔相差很大；

許多測點的數據變化平緩；

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據

追加插入多，刪除少，修改少，中間插入少。

查詢為分塊查詢，隨機查詢少。

2.5.2.歷史數據的設計

占用磁盤空間小：壓縮算法

查詢時間速度快：索引結構

訪問磁盤次數盡可能少：頁面數據結構；

易于管理：多文件，索引與數據共存；

具備數據恢復功能：日志系統

2.6.索引結構

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

數組索引

2.6.1.實時數據庫的索引選擇

T樹和B樹的選擇

時間因素的索引選擇

內存索引結構和文件索引結構的選擇

2.7.緩沖區設計

緩沖區在內外存數據交換中的作用

緩沖區的結構選擇(影子內存法、HASH表)

緩沖區的頁面定位算法

緩沖區的頁面淘汰算法

2.8.內存數據組織

內存數據的結構選擇

內存數據的索引算法

內存數據的在線組態算法

內存數據的導入和導出

2.9.任務調度和并發處理

任務調度的機制

消息和任務分派

多線程處理的優勢

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處理

多機器之間的并發處理

2.10.事件和報警

事件和報警類別

事件和報警服務器

網絡情況下的事件和報警統一處理

2.11.發布和訂閱

發布和訂閱機制

變化監視項

變化通知

定時通知

訂閱的取消和續訂

2.12.安全管理

用戶登陸和注銷

用戶的權限管理

安全區

信息安全和防護

2.13.應用程序接口

接口API

在API之上提供擴充和封裝

ODBC、OPC、ActiveX

多級體系結構

冗余處理

不同設備的協議標準化

定制接口功能

實時SQL語言

2.14.應用模塊

配置、管理、診斷、調試、維護模塊

界面展現模塊

分析、統計、運行、報警、日志模塊

通用行業模塊

專業行業模塊

可擴充性、通用性的解決方案

3.實時數據庫的發展方向

3.1.通用信息模型

平面數據結構和層次級應用的矛盾

信息模型的抽象和實例化

行業通用的信息模型結構

CIM、OPC UA

3.2.通用應用模型

通用應用模型：企業信息門戶

專用應用模型：通用績效考核

具體行業的深化應用：專業化的模塊、便利的接口

3.3.統一維護模型

系統的龐大，后期維護的方便和統一

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的標準化接口

OPC的困局

OPC UA的前景

OPC UA應用于實時數據庫的可能性

OPC UA對實時數據庫的意義

3.5.與其它計算機技術的結合

嵌入式實時數據庫

主動式實時數據庫

實時數據庫硬件化

與關系數據庫整合的企業信息平臺

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

總結

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