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嵌入式數據庫典型技術―SQLite和Berkeley

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嵌入式數據庫典型技術―SQLite和Berkeley

摘要:與常見的數據庫相比,嵌入式數據庫具有體積小、功能齊備、可移植性、健壯性等特點,本文分析和比較了典型的嵌入式數據庫SQLite和BerkeleyDB。首先從體系結構、子系統間調用關係、任務執行過程等角度對SQLite和BerkeleyDB進行了詳細分析,然後重點從數據類型、存儲方式、模式、數據庫引擎和錯誤處理及加密功能等方面討論了SQLite和BerkeleyDB的異同點,最後列舉了一個基於ARM—Linux的SQLite應用實例。
關鍵詞:SQLite、BerkeleyDB、SQL、虛擬數據庫引擎(VDBE)

嵌入式數據庫典型技術―SQLite和Berkeley

引言

隨着計算機技術與其它學科間的不斷交融、滲透,數據庫應用的範圍更加深入和具體。那些僅適用於PC機,體積龐大、延時較長的數據庫技術已不能滿足針對性較強的嵌入式系統開發的需求。SOLite和Berkeley DB是目前應用較廣泛、技術較穩定的兩種嵌入式數據庫。然而,國內對嵌入式數據庫的研究起步較晚,還沒能引起更多人的關注。更多人熟悉那些基於C/S或B/S結構的關係型數據庫來實現數據的存儲、檢索等功能。然而,在嵌入式系統中,由於軟硬件資源有限,不可能安裝龐大的數據庫服務器,而用戶的需求可能由一個簡單的基於磁盤檔案的數據庫系統就能實現,這僅僅是利用了那些數據庫的基本特性。此時,對嵌入式數據庫的研究就顯得尤爲重要了。

1嵌入式數據庫

嵌入式數據庫通常是與嵌入式操作系統及具體的應用集成在一起,無需獨立執行數據庫引擎,由程序直接調用相應的API就可實現對數據的存取操作。嵌入式系統的開發環境決定了其數據庫的特點:

1、 體積適當

由於嵌入式系統自身的特點,對數據的存儲和程序的'執行都有較強的空間限制,所以嵌入式數據庫首先應該保障的就是適當的體積。進一步來說就是佔用儘量少的ROM、RAM及CPU的資源。

2、 功能齊備

嵌入式系統開發中,用戶需求決定了需要一個大小適中、功能齊備的數據庫來實現數據

管理,這就使得開發人員要採用一個能夠提供完備開發文檔且易於開發的數據庫技術。此外,

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在嵌入式設備中,數據庫的管理對用戶來說是透明的,這就要求此數據庫能夠自動完成啓動初始化、日誌管理、數據壓縮、備份、數據恢復等功能;而且嵌入式設備經常有不可預料的硬復位,這就需要此數據庫有高度的健壯性。

3、 可移植性

嵌入式系統的平臺種類繁多,因此嵌入式數據庫應有一定的可移植性,以適用於不同的軟硬件平臺。

4、代碼開源

開源的代碼在產品的開發過程中不僅可以減少開發成本,更重要的是爲後期的維護完善和穩定執行都提供了最爲徹底的解決方法。

2 SQLite

SQLite是D.理查德.希普用一個小型的C庫開發的一種強有力的嵌入式關係數據庫管理體制。雖然功能較Berkeley DB稍顯遜色,但它簡單易學、速度較快,同時提供了豐富的數據庫接口,提供了對SQL92的大多數支援:支援多表和索引、事務、視圖、觸發和一系列的用戶接口及驅動。

SQLite的體系結構大體上可以分成八個主要的子系統,如圖1所示。對數據庫進行的各種操作都是按照此順序,逐一執行的。頂層是標記處理器(tokenize)和分析器(parser)。SQLite有自己高度優化的代碼生成器,可以快速、高效地生產出代碼。底部是經過優化的B樹,這樣有助於執行在可調整的頁面緩衝上時,對磁盤的查找降低到最小。再往下是頁面高速快取,它作用在OS的抽象層之上,這樣的體系結構使數據庫的可移植性變爲可能。

該體系結構的核心是虛擬數據庫引擎(VDBE)。VDBE完成與數據操作相關的全部任務,並且是客戶和存儲之間資訊交換的中間單元。從各個角度分析,它都是SQLite的核心。當SQL語句被分析後,VDBE便開始工作。代碼生成器將分析樹翻譯成一個袖珍程序,隨後這些袖珍程序又被組合成VDBE的虛擬機器語言表示的一系列指令。如此反覆,VDBE執行每條指令,最終完成SQL語句指定的查詢要求。