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

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)

匯報(bào)提綱

1.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品定位

2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

3.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向

內(nèi)容

1.實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)科學(xué)中的一個(gè)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(jì)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(shí)間特性：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；

1.3.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的概念

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫RTDB(Real-Time Data Base)是數(shù)據(jù)和事務(wù)都有定時(shí)特性或定時(shí)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(shí)效性

測點(diǎn)數(shù)量

插入速度

數(shù)據(jù)存貯量

維護(hù)方便性

1.5.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的分類

硬實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

固實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

軟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

1.6.流程工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

流程工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與是一種特殊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

歷史數(shù)據(jù)的處理與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理同等重要；

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

實(shí)時(shí)性要求不高，屬于固、軟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；

1.7.實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(gè)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(jì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)

2.1.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的功能點(diǎn)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫模型

實(shí)時(shí)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(cuò)性與錯(cuò)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(jì)算問題

放松的可串行化問題

查詢處理算法

實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(jì)算信息熵的數(shù)學(xué)表達(dá)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有損壓縮

原理：

實(shí)時(shí)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(diǎn)的值經(jīng)常發(fā)生改變；

測點(diǎn)的數(shù)值都具有慢變化的特征；

數(shù)值變化與時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)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(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)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(diǎn)

流程工業(yè)歷史數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：

歷史數(shù)據(jù)量巨大

歷史數(shù)據(jù)保存的時(shí)間長

存儲格式簡單，沒有復(fù)雜的關(guān)系

不同測點(diǎn)數(shù)據(jù)保存的時(shí)間間隔相差很大；

許多測點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化平緩；

以測點(diǎn)為單位進(jìn)行歷史存儲

以測點(diǎn)和時(shí)間為查詢條件

大量的查詢都是最近時(shí)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(jī)查詢少。

2.5.2.歷史數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)

占用磁盤空間小：壓縮算法

查詢時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的索引選擇

T樹和B樹的選擇

時(shí)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(jì)

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(jī)制

消息和任務(wù)分派

多線程處理的優(yōu)勢

鎖機(jī)制的選擇，二段鎖，讀寫鎖，鎖的粒度

多個(gè)進(jìn)程之間的并發(fā)處理

多機(jī)器之間的并發(fā)處理

2.10.事件和報(bào)警

事件和報(bào)警類別

事件和報(bào)警服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)情況下的事件和報(bào)警統(tǒng)一處理

2.11.發(fā)布和訂閱

發(fā)布和訂閱機(jī)制

變化監(jiān)視項(xiàng)

變化通知

定時(shí)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(hù)

2.13.應(yīng)用程序接口

接口API

在API之上提供擴(kuò)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(shí)時(shí)SQL語言

2.14.應(yīng)用模塊

配置、管理、診斷、調(diào)試、維護(hù)模塊

界面展現(xiàn)模塊

分析、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行、報(bào)警、日志模塊

通用行業(yè)模塊

專業(yè)行業(yè)模塊

可擴(kuò)充性、通用性的解決方案

3.實(shí)時(shí)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(shí)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(hù)模型

系統(tǒng)的龐大，后期維護(hù)的方便和統(tǒng)一

通用信息模型的透明化

自動化維護(hù)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的可能性

OPC UA對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的意義

3.5.與其它計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合

嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

主動式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

實(shí)時(shí)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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