[发明专利]一种嵌入式实时内存数据库

说明书

技术领域

本发明属于应用系统数据管理领域，具体涉及一种数据读写速度高，将数据保存在内存中的嵌入式实时内存数据库。

背景技术

随着嵌入式系统的广泛应用及嵌入式实时操作系统的不断普及，嵌入式系统已经成为很多行业发展的核心技术。进入2012年，智能终端、物联网、云计算产业已经悄然进入高速发展的阶段，大量的数据分析处理从传统的PC转移到了嵌入式环境下，嵌入式环境下的数据管理问题成为系统中的重要环节。构建嵌入式实时数据库系统成为嵌入式开发中必须解决的问题。

由于嵌入式实时数据库系统在运行环境和运行方式上与常见的企业级数据库管理系统有很大差别，主要表现在传统的企业级数据库如Oracle、DB2过于庞大，对cpu主频和磁盘容量有很高的要求，无法在硬件资源有限的嵌入式系统上面安装和使用；除此之外，传统数据库缺乏实时响应的机制，并且受限于硬盘读写速度，无法满足高实时性的要求，在一些实时性要求很高的控制系统中，传统数据库更显得无能为力。传统的磁盘数据库需要频繁地访问磁盘来进行数据的操作，由于对磁盘读写数据的操作一方面要进行磁头的机械移动，另一方面受到系统调用（通常通过CPU中断完成，受到CPU时钟周期的制约）时间的影响，当数据量很大，操作频繁且复杂时，就会暴露出很多问题。本发明设计的内存数据库抛弃了磁盘数据管理的传统方式，基于全部数据都在内存中重新设计了体系结构，并且在数据缓存、快速算法、并行操作方面也进行了相应的改进，大大提高数据的访问速度，满足高实时性场合数据存取性能的要求。

与此同时目前现有的嵌入式数据库主要是建立在Flash上面，由于Flash读写速度较慢，并且存在擦写寿命的问题，所以目前大部分的嵌入式数据库性能并不理想；另外目前的嵌入式数据库不支持数据回滚机制，容易出现误操作损坏数据，并且缺乏很好的数据保护机制，容易出现数据文件损坏。本发明设计的内存数据库将Flash与内存数据库相结合，将大量的数据操作(插入、删除、修改、查询)放在内存中，大大减少了对Flash的访问次数，提高访问速度的同时增加了Flash的使用寿命。同时采用了数据缓存回滚机制，保证了数据的一致性，有效的防止误操作损坏数据。进一步为了防止重要数据丢失，采用了二层存储的方式，对于实时数据保存在内存中，根据数据重要性优先级并定时向Flash同步保存。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决了嵌入式领域无法使用传统的基于磁盘的大型数据库问题，提高了数据的访问速度，降低对磁盘容量的依赖，满足高实时性场合的数据存取性能要求的嵌入式实时内存数据库。

本发明的目的是这样实现的：

一种嵌入式实时内存数据库，包括数据库核心、数据库控制管理模块、数据库接口三个模块，数据库核心对数据进行定义与组织，数据库接口对数据库进行存取访问，数据控制管理模块对数据库的状态进行控制。

数据库核心采用关系型数据模型，数据库核心的数据表采用二维表结构，每张二维表用于创建可加快二维表记录检索速度的主键索引和辅助索引，数据库控制管理模块由上电加载模块、定时存盘模块组成。

数据库控制管理模块分为上电加载、定时存盘两个子模块。

内存数据库采用双层存储的方式，即内存表中存有实时的数据，并定时将表中的数据保存在物理硬盘中，当数据库掉电后，重新启动可从硬盘中重新加载数据。

每张表都可创建索引，包括一个主键索引和数量大于一个的辅助索引。

本发明的有益效果在于：

本发明区别于传统数据库，在内存中建立数据库大大提高了数据的访问速度，降低对磁盘容量的依赖，并且满足高实时性场合的数据存取性能要求。引入了二层存储的概念和回滚机制，保证了数据的完整性、一致性和安全性，在提升数据库工作效率的同时，使用内存数据库可以直接节省硬件投资和系统维护成本。

附图说明

图1为数据库上电加载流程示意图；

图2为数据库访问流程示意图；

图3为数据库实现实例示意图。

具体实施方式