实时数据库介绍及关键技术分析

• 内核服务全部注册成系统服务运行 • 内核模块采用被动模式工作
关键三：数据压缩技术
• 有损压缩介绍： 有损压缩是在压缩损失过程中损失一定的信息以获得较 高的压缩比。 大部分应用于影音、图像和视频数据的压缩。 有损压缩， 主要是利用原始数据的冗余性来减少存储的 数据量，在对于原始数据进行抽样量化和编码过程中去 掉冗余信息后， 再对其进行存储、传输。
体系结构
关键一：实时事务调度
• 实时概念：系统需要满足特定的时间约束条件，实时数 据库中的数据只在一个时间范围内有效，超过时间限制 将成为无效的数据。 • 因素： 实时事务本身特定时间特性； 外部环境所带来的时间特性； 系统性能所造成的时间特性； 数据的一致性所造成的时间特性； 用户要求所带来的时间特性。
• 无损压缩： 主要用于数据库记录、电子表格、程序文件或文本文件 的压缩 无损数据压缩通常使用的建模方法有两种不同类型: ① 统计概率模型 ② 基于字典的模型
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2. 最早截止期优先 EDF(Earliest Deadline First) 该策略以截止时间（Deadline）来管理事务的优先级。如 果一个事务具有最早截止期，那么其优先级最高。 缺点：造成系统资源的浪费，同时延误大量正在等 待的事务处理。
3. 最小空闲时间优先 LSF(Least Slack First) 该策略以空闲时间（slack time，s）来管理事务的优先级， s 是对一个事务能够被 RTDB 耽搁多久而仍能满足其截 止时间的时间估计。
历史
• 兴起：，美国80年代中期（工业监控） PI、Uniformance（PHD）、InfoPlus、InSql-工程类实时 数据库 Eagle、speedRTDBMS-硬实时数据库 • 推广运用：世界范围内90年代（工业监控、控制、公用 工程） PI、、InfoPlus、InSql 国内广泛应用：2000~今（工业监控、控制、公用工程、 环境、地理、智能交通、智能楼宇、通讯） PI、ESP-ISYS、InfoPlus、Agilor-大型分布式网络实时数 据库 Uniformance（PHD）、ConRTDB、Super Info-C/S分布 式 InSql中小型C/S分布式
• 实时事务的概念： 事务：表示数据库处理的一个逻辑单元在系统内，所有 的操作都是通过实时事务出现的。通常将一个或多个数 据库操作组成一组，称作事务。 实时： 1、实时限制 2、实时正确性
• 在实时调度模块中，采用多线程的方式来执行事务。
实时调度工作方式示意图
优先级算法思想
1. 最先到达最先服务 FCFS(First Come First Serve) 该策略以到达时间（reach time）来管理事务的优先级。 到达时间是一个事务达到事务调度模块的的时间。事 务的到达时间越早，事务所具有的优先级就越高。 优点：简单 缺点：不管事务的截止期。
运用领域
• 为工业企业生产信息的存储和访问提供统一数据源、支 持实时监控和高级控制 • 作为企业实时信息中枢、支持MES应用（如调度系统、 优化系统、物料平衡系统等） • 为智能社会提供信息基础（如智能交通系统、智能楼宇 系统、数字环保监控系统等）
实时数据库关Βιβλιοθήκη Baidu技术
实时数据库系统关键技术
• • • • • • • (1) 内存优化管理技术 (2) 实时智能技术 (3) 历史数据压缩和解压缩技术 (4) 软件构建可靠性技术 (5) 调度模型技术 (6) 报表处理技术 (7) 异种数据库互联技术
实时数据库介绍和关键技术分析
专业：控制科学与工程 姓名：
目录
• 一、实时数据库概念 • 二、实时数据库发展
• 二、实时数据库关键技术
实时事务调度 被动式内核结构 数据压缩技术
实时数据库介绍
定义
• 实时数据库系统(RTDBS :Real-Time Database System) RTDBS=数据库+实时系统 实时数 据库系统是管理有时间限制的数据和有时间限制 的事务， 整个系统的正确性不仅依赖于逻辑结果， 而 且还依赖于逻辑结果产生的时间。
特性
• (1) 数据库状态的最新性； • (2) 数据值的时间一致性； • (3) 事务处理的“识时”性；
• (4) 具有高效的实时压缩算法。
功能
• 主要功能包括： 1、集成各种异构通讯协议，形成统一的访问实时数据口； 2、完成对实时数据的集中海量存储； 3、支持实时数据读写操作和历史数据的高效查询； 4、提供实时计算、实时分析处理等功能； 5、实时数据的组织和访问权限管理。
4. 价值最高优先 HVF(Highest Value First) 该策略主要通过给每个事务一个价值函数，以这个价值 函数越大表示优先级越高。 难点：合理建立价值函数
关键二：被动式内核结构
• 实时数据库为了保证鲁棒性和稳定性，采用类似操作系 统中内核体系的结构，并将各核心模块尽量独立，即便 特定模块出现故障系统也可以自动重新启动该模块并且 将系统恢复到故障前的状态