實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其特征實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其特征目錄目錄v概述概述v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征v實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用與研究實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用與研究 概述概述v數(shù)據(jù)庫(kù)理論與技術(shù)的發(fā)展極其迅速，其應(yīng)用日益數(shù)據(jù)庫(kù)理論與技術(shù)的發(fā)展極其迅速，其應(yīng)用日益廣泛，在當(dāng)今的信息社會(huì)中，它幾乎無(wú)所不在。廣泛，在當(dāng)今的信息社會(huì)中，它幾乎無(wú)所不在。以關(guān)系型為代表的三大經(jīng)典（層次、網(wǎng)狀、關(guān)系）以關(guān)系型為代表的

2、三大經(jīng)典（層次、網(wǎng)狀、關(guān)系）型數(shù)據(jù)庫(kù)在傳統(tǒng)的（商務(wù)和管理的事務(wù)型）應(yīng)用型數(shù)據(jù)庫(kù)在傳統(tǒng)的（商務(wù)和管理的事務(wù)型）應(yīng)用領(lǐng)域獲得了極大成功，然而它們?cè)诂F(xiàn)代的（非傳領(lǐng)域獲得了極大成功，然而它們?cè)诂F(xiàn)代的（非傳統(tǒng)）工程和時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用面前卻顯得軟弱無(wú)力，統(tǒng)）工程和時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用面前卻顯得軟弱無(wú)力，面臨著新的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，由此而導(dǎo)致了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)面臨著新的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，由此而導(dǎo)致了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（庫(kù)（RealtimeDatabase，RTDB）的產(chǎn)生和）的產(chǎn)生和發(fā)展。發(fā)展。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展v 數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用正從傳統(tǒng)領(lǐng)域向新的領(lǐng)域擴(kuò)展，如數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用正從傳統(tǒng)領(lǐng)域向新的領(lǐng)域擴(kuò)展，如CAD/CAM、CIMS；數(shù)據(jù)

3、通信、電話交換、電力調(diào)度等；數(shù)據(jù)通信、電話交換、電力調(diào)度等網(wǎng)絡(luò)管理；電子銀行事務(wù)、電子數(shù)據(jù)交換與電子商務(wù)；交通網(wǎng)絡(luò)管理；電子銀行事務(wù)、電子數(shù)據(jù)交換與電子商務(wù)；交通控制、雷達(dá)跟蹤、空中交通管制；武器制導(dǎo)、實(shí)時(shí)仿真、作控制、雷達(dá)跟蹤、空中交通管制；武器制導(dǎo)、實(shí)時(shí)仿真、作戰(zhàn)指揮自動(dòng)化或戰(zhàn)指揮自動(dòng)化或C3I系統(tǒng)，等等。這些應(yīng)用有著與傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)，等等。這些應(yīng)用有著與傳統(tǒng)應(yīng)用不同的特征，一方面，要維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)；不同的特征，一方面，要維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展v另一方面，其應(yīng)用活動(dòng)（任務(wù)或事務(wù)）有很強(qiáng)的時(shí)間性，另一方面，其應(yīng)用活動(dòng)（任務(wù)或事務(wù)）有很強(qiáng)的時(shí)間性

4、，要求在規(guī)定的時(shí)刻和要求在規(guī)定的時(shí)刻和(或或)一定的時(shí)間內(nèi)完成其處理；一定的時(shí)間內(nèi)完成其處理；v同時(shí)，所處理的數(shù)據(jù)也往往是同時(shí)，所處理的數(shù)據(jù)也往往是“短暫短暫”的，即有一定的的，即有一定的有效時(shí)間，過(guò)時(shí)則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而當(dāng)前的決策或推有效時(shí)間，過(guò)時(shí)則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而當(dāng)前的決策或推導(dǎo)變成無(wú)效。導(dǎo)變成無(wú)效。v所以，這種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所以，這種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)處理兩者的功能及和實(shí)時(shí)處理兩者的功能及特性均有需求，既需要數(shù)特性均有需求，既需要數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)支持大量數(shù)據(jù)的共據(jù)庫(kù)來(lái)支持大量數(shù)據(jù)的共享，維護(hù)其數(shù)據(jù)的一致性，享，維護(hù)其數(shù)據(jù)的一致性，又需要實(shí)時(shí)處理來(lái)支持其又需要實(shí)時(shí)處理來(lái)支持其任務(wù)（事務(wù)）與數(shù)據(jù)的定

5、任務(wù)（事務(wù)）與數(shù)據(jù)的定時(shí)限制。時(shí)限制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展v 但是，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)旨在處理永久、但是，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)旨在處理永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性、一穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，強(qiáng)調(diào)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性、一致性，其性能目標(biāo)是高的系統(tǒng)吞吐量和低致性，其性能目標(biāo)是高的系統(tǒng)吞吐量和低的代價(jià)，而根本不考慮有關(guān)數(shù)據(jù)及其處理的代價(jià)，而根本不考慮有關(guān)數(shù)據(jù)及其處理的定時(shí)限制，所以，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系的定時(shí)限制，所以，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（統(tǒng)（DBMS）不能滿足這種實(shí)時(shí)應(yīng)用的需）不能滿足這種實(shí)時(shí)應(yīng)用的需要。而傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)（要。而傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)（RTS）雖然支持）雖然支持任務(wù)的定時(shí)限制，但它針對(duì)的是

6、結(jié)構(gòu)與關(guān)任務(wù)的定時(shí)限制，但它針對(duì)的是結(jié)構(gòu)與關(guān)系很簡(jiǎn)單、穩(wěn)定不變和可預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)，不系很簡(jiǎn)單、穩(wěn)定不變和可預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)，不涉及維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)及它們的完整性和涉及維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)及它們的完整性和一致性，尤其是時(shí)間一致性。因此，只有一致性，尤其是時(shí)間一致性。因此，只有將兩者的概念、技術(shù)、方法與機(jī)制將兩者的概念、技術(shù)、方法與機(jī)制無(wú)縫集無(wú)縫集成成（SeamlessIntegration）的實(shí)時(shí)）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)（RTDB）才能同時(shí)支持定時(shí)和一）才能同時(shí)支持定時(shí)和一致性。致性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)定義：是其數(shù)據(jù)和事務(wù)都有顯式定時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)定義：是其數(shù)據(jù)和事務(wù)都有顯式定時(shí)限制的數(shù)據(jù)

7、庫(kù)，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于事務(wù)的限制的數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于事務(wù)的邏輯結(jié)果，而且依賴于該邏輯結(jié)果所產(chǎn)生的時(shí)間。邏輯結(jié)果，而且依賴于該邏輯結(jié)果所產(chǎn)生的時(shí)間。 v注意：注意：RTDB并非是數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)兩者的簡(jiǎn)并非是數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)兩者的簡(jiǎn)單結(jié)合，它需要對(duì)一系列的概念、理論、技術(shù)、單結(jié)合，它需要對(duì)一系列的概念、理論、技術(shù)、方法和機(jī)制進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)方法和機(jī)制進(jìn)行研究開(kāi)發(fā) 。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間v1.數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān)按照與之相關(guān)的時(shí)間的性按照與之相關(guān)的時(shí)間的性質(zhì)不同又可分為兩類(lèi)：質(zhì)不同又可分為兩類(lèi)：數(shù)據(jù)本身就是時(shí)間即從數(shù)據(jù)本身就是時(shí)間即從時(shí)間域時(shí)間域中取值，如中取值，如

8、日期日期，稱為，稱為用戶定義的時(shí)間用戶定義的時(shí)間，也就是用戶自己知道，也就是用戶自己知道，而系統(tǒng)并不知道它是時(shí)間，而系統(tǒng)并不知道它是時(shí)間，系統(tǒng)將毫無(wú)區(qū)別地把它像系統(tǒng)將毫無(wú)區(qū)別地把它像其他數(shù)據(jù)一樣處理。其他數(shù)據(jù)一樣處理。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)間v 數(shù)據(jù)的值隨時(shí)間而變化數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是對(duì)其所服務(wù)的數(shù)據(jù)的值隨時(shí)間而變化數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是對(duì)其所服務(wù)的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界實(shí)世界中對(duì)象狀態(tài)的描述，對(duì)象狀態(tài)發(fā)生變化則引起數(shù)據(jù)中對(duì)象狀態(tài)的描述，對(duì)象狀態(tài)發(fā)生變化則引起數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值的變化，因而與數(shù)據(jù)值變化相聯(lián)的時(shí)間可以庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值的變化，因而與數(shù)據(jù)值變化相聯(lián)的時(shí)間可以是現(xiàn)實(shí)對(duì)象狀態(tài)的實(shí)際時(shí)間，稱為是現(xiàn)實(shí)對(duì)象

9、狀態(tài)的實(shí)際時(shí)間，稱為真實(shí)真實(shí)或或事件事件時(shí)間，時(shí)間，即數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值變化的時(shí)間，稱為即數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值變化的時(shí)間，稱為事務(wù)時(shí)間事務(wù)時(shí)間。v 2實(shí)時(shí)事務(wù)有定時(shí)限制實(shí)時(shí)事務(wù)有定時(shí)限制典型的就是其典型的就是其截止時(shí)間截止時(shí)間。對(duì)于對(duì)于RTDB，其結(jié)果產(chǎn)生，其結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間與結(jié)果本身一樣重的時(shí)間與結(jié)果本身一樣重要，一般只允許事務(wù)存取要，一般只允許事務(wù)存取當(dāng)前有效當(dāng)前有效的數(shù)據(jù)，事務(wù)必的數(shù)據(jù)，事務(wù)必須維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的須維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的事事件一致性件一致性。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征v 如上所述，如上所述，RTDB的特征主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)和事務(wù)的定時(shí)限制上，的特征主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)和事務(wù)的定時(shí)限

10、制上，下面分別介紹：下面分別介紹：v 1.RTDB的數(shù)據(jù)特征：的數(shù)據(jù)特征：在在RTDB中，數(shù)據(jù)隨外部環(huán)境狀態(tài)的變化而快速變化，其值只在中，數(shù)據(jù)隨外部環(huán)境狀態(tài)的變化而快速變化，其值只在一定的時(shí)間內(nèi)是一定的時(shí)間內(nèi)是流行流行的，過(guò)時(shí)則無(wú)效了，故系統(tǒng)除了維護(hù)數(shù)據(jù)的，過(guò)時(shí)則無(wú)效了，故系統(tǒng)除了維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部狀態(tài)（數(shù)據(jù)值）的正確性、相容性外，還必須同時(shí)維護(hù)內(nèi)庫(kù)內(nèi)部狀態(tài)（數(shù)據(jù)值）的正確性、相容性外，還必須同時(shí)維護(hù)內(nèi)部狀態(tài)與外部環(huán)境實(shí)際狀態(tài)的一致性，以及數(shù)據(jù)用來(lái)決策或推導(dǎo)部狀態(tài)與外部環(huán)境實(shí)際狀態(tài)的一致性，以及數(shù)據(jù)用來(lái)決策或推導(dǎo)新數(shù)據(jù)時(shí)在時(shí)間上的相互一致性。新數(shù)據(jù)時(shí)在時(shí)間上的相互一致性。v RTDB中的一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)

11、象中的一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象d由三個(gè)分量組成（由三個(gè)分量組成（dv，dtp，devi），），它們分別為它們分別為d的當(dāng)前值、采樣時(shí)間、外部有效期（外部現(xiàn)實(shí)對(duì)象的當(dāng)前值、采樣時(shí)間、外部有效期（外部現(xiàn)實(shí)對(duì)象狀態(tài)變化的時(shí)間間隔），狀態(tài)變化的時(shí)間間隔）， 有效期即自有效期即自dtp算起算起dv有效的有效的時(shí)間長(zhǎng)度。對(duì)于時(shí)間長(zhǎng)度。對(duì)于RTDB中的每中的每一一d，有內(nèi)部一致性、外部一，有內(nèi)部一致性、外部一致性和相互一致性特征。致性和相互一致性特征。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征v 內(nèi)部一致性內(nèi)部一致性dv滿足預(yù)先定義的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部狀態(tài)的完整性滿足預(yù)先定義的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部狀態(tài)的完整性和一致性限制。這就是傳統(tǒng)意義下的數(shù)據(jù)正

12、確性。和一致性限制。這就是傳統(tǒng)意義下的數(shù)據(jù)正確性。v 外部一致性設(shè)外部一致性設(shè)tc為當(dāng)前或檢測(cè)時(shí)間，當(dāng)且僅當(dāng)（為當(dāng)前或檢測(cè)時(shí)間，當(dāng)且僅當(dāng)（tcdtp）devi，則說(shuō)，則說(shuō)d是外部一致的，即是外部一致的，即dv和對(duì)應(yīng)的外部現(xiàn)實(shí)和對(duì)應(yīng)的外部現(xiàn)實(shí)對(duì)象的狀態(tài)是一樣的。對(duì)象的狀態(tài)是一樣的。v 相互一致性用來(lái)決策或?qū)С鲂聰?shù)據(jù)的一組相關(guān)數(shù)據(jù)稱為一相互一致性用來(lái)決策或?qū)С鲂聰?shù)據(jù)的一組相關(guān)數(shù)據(jù)稱為一個(gè)相互一致集，記為個(gè)相互一致集，記為R，其中的數(shù)據(jù)必須盡可能地在一個(gè)，其中的數(shù)據(jù)必須盡可能地在一個(gè)允許的公共時(shí)間期內(nèi)被采?。ɑ?qū)С觯?，這個(gè)公共時(shí)間期允許的公共時(shí)間期內(nèi)被采取（或?qū)С觯?，這個(gè)公共時(shí)間期就稱為就稱為R的相

13、互有效期，記為的相互有效期，記為Rmvi，對(duì)于，對(duì)于R中的任兩個(gè)中的任兩個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)d和和d,有有|dtpdtp|Rmvi，則說(shuō)，則說(shuō)R中的數(shù)據(jù)是中的數(shù)據(jù)是相互一致的。相互一致的。v 外部一致性和相互一致性都是關(guān)于時(shí)間的，故統(tǒng)稱時(shí)間一外部一致性和相互一致性都是關(guān)于時(shí)間的，故統(tǒng)稱時(shí)間一致性。既是內(nèi)部一致又是時(shí)間一致的數(shù)據(jù)才是正確的。致性。既是內(nèi)部一致又是時(shí)間一致的數(shù)據(jù)才是正確的。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的特征v2.RTDB的事務(wù)特征的事務(wù)特征由于實(shí)時(shí)任務(wù)往往有內(nèi)部結(jié)由于實(shí)時(shí)任務(wù)往往有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互之間的聯(lián)系，有較構(gòu)和相互之間的聯(lián)系，有較強(qiáng)的定時(shí)性。強(qiáng)的定時(shí)性。v定時(shí)性包含兩方面的含義：定時(shí)性包含

14、兩方面的含義：定時(shí)限制即事務(wù)的執(zhí)行有顯式的時(shí)限，如指定的開(kāi)始定時(shí)限制即事務(wù)的執(zhí)行有顯式的時(shí)限，如指定的開(kāi)始時(shí)間、截止時(shí)間等，它要求時(shí)間、截止時(shí)間等，它要求RTDB必須有時(shí)間處理機(jī)必須有時(shí)間處理機(jī)制。制。定時(shí)正確性即事務(wù)能按指定的時(shí)間要求正確執(zhí)行，它定時(shí)正確性即事務(wù)能按指定的時(shí)間要求正確執(zhí)行，它要求權(quán)衡定時(shí)限制與數(shù)據(jù)一致性要求等多方面因素，要求權(quán)衡定時(shí)限制與數(shù)據(jù)一致性要求等多方面因素，提供合適的調(diào)度與并發(fā)控制算法提供合適的調(diào)度與并發(fā)控制算法 。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)主要特性包括及時(shí)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)主要特性包括及時(shí)性、可預(yù)測(cè)性和可靠性等。性、可預(yù)測(cè)性和可靠性等。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主

15、要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v及時(shí)性及時(shí)性v實(shí)時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在時(shí)間上有著嚴(yán)格的要求，只有實(shí)時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在時(shí)間上有著嚴(yán)格的要求，只有符合時(shí)間約束的結(jié)果才是正確的。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)符合時(shí)間約束的結(jié)果才是正確的。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)截止期，截止期內(nèi)完成任務(wù)所得到的結(jié)果任務(wù)都有一個(gè)截止期，截止期內(nèi)完成任務(wù)所得到的結(jié)果才是正確的結(jié)果。具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)時(shí)必須落實(shí)到實(shí)時(shí)任務(wù)才是正確的結(jié)果。具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)時(shí)必須落實(shí)到實(shí)時(shí)任務(wù)（事務(wù)）的各項(xiàng)定時(shí)特性：事務(wù)的松緩度、截止期的粒（事務(wù)）的各項(xiàng)定時(shí)特性：事務(wù)的松緩度、截止期的粒度和嚴(yán)格性（事務(wù)軟、硬性）、優(yōu)先順序限制、起點(diǎn)到度和嚴(yán)格性（事務(wù)軟、硬性）、優(yōu)先

16、順序限制、起點(diǎn)到終點(diǎn)的定時(shí)限制、價(jià)值函數(shù)的形狀（任務(wù)價(jià)值隨時(shí)間的終點(diǎn)的定時(shí)限制、價(jià)值函數(shù)的形狀（任務(wù)價(jià)值隨時(shí)間的變化情況）等。這些都是定義和處理實(shí)時(shí)事務(wù)以及實(shí)現(xiàn)變化情況）等。這些都是定義和處理實(shí)時(shí)事務(wù)以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本因素。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本因素。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v可預(yù)測(cè)性可預(yù)測(cè)性v實(shí)時(shí)系統(tǒng)的行為必須在一定的時(shí)間限度內(nèi)，而這個(gè)限度實(shí)時(shí)系統(tǒng)的行為必須在一定的時(shí)間限度內(nèi)，而這個(gè)限度是可以從系統(tǒng)的定義獲得的。這意味著系統(tǒng)對(duì)來(lái)自于外是可以從系統(tǒng)的定義獲得的。這意味著系統(tǒng)對(duì)來(lái)自于外部輸入的反應(yīng)必須全部是可預(yù)測(cè)的，就算在最壞的條件部輸入的反應(yīng)必須全部是可預(yù)測(cè)的，就算在最壞的

17、條件下，系統(tǒng)也必須嚴(yán)格遵守時(shí)間約束。因此，在出現(xiàn)過(guò)載下，系統(tǒng)也必須嚴(yán)格遵守時(shí)間約束。因此，在出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，系統(tǒng)必須要能以一種可預(yù)測(cè)的方式來(lái)降低它的性能時(shí)，系統(tǒng)必須要能以一種可預(yù)測(cè)的方式來(lái)降低它的性能級(jí)別。這就要求事先知道任務(wù)（事務(wù)）的最壞情況執(zhí)行級(jí)別。這就要求事先知道任務(wù)（事務(wù)）的最壞情況執(zhí)行時(shí)間及所需的數(shù)據(jù)與資源，并要求這種最壞情況的預(yù)測(cè)時(shí)間及所需的數(shù)據(jù)與資源，并要求這種最壞情況的預(yù)測(cè)與實(shí)際的的差別盡可能小。與實(shí)際的的差別盡可能小。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v可靠性可靠性v實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性主要是系統(tǒng)的正確性，即系統(tǒng)所產(chǎn)生實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性主要是系統(tǒng)的正確性，即系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果不僅在值上

18、是正確的，而且在時(shí)間上也是正確的。的結(jié)果不僅在值上是正確的，而且在時(shí)間上也是正確的。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v分布規(guī)律性分布規(guī)律性v實(shí)時(shí)任務(wù)（事務(wù)）通常是按一定周期執(zhí)行的，但也有非實(shí)時(shí)任務(wù)（事務(wù)）通常是按一定周期執(zhí)行的，但也有非周期或隨機(jī)的，還有一些是長(zhǎng)壽（循環(huán)或無(wú)終止事務(wù)）周期或隨機(jī)的，還有一些是長(zhǎng)壽（循環(huán)或無(wú)終止事務(wù)）的。為了實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度，必須事先知道各種任務(wù)（事務(wù)）的。為了實(shí)現(xiàn)有效調(diào)度，必須事先知道各種任務(wù)（事務(wù)）的類(lèi)型及其到達(dá)的分布規(guī)律。長(zhǎng)壽事務(wù)和周期事務(wù)的實(shí)的類(lèi)型及其到達(dá)的分布規(guī)律。長(zhǎng)壽事務(wù)和周期事務(wù)的實(shí)現(xiàn)比較容易，而非周期和隨機(jī)事務(wù)則很困難。處理時(shí)可現(xiàn)比較容易，而非周期

19、和隨機(jī)事務(wù)則很困難。處理時(shí)可以將一個(gè)非周期事務(wù)的兩次執(zhí)行間的最小間隔時(shí)間視作以將一個(gè)非周期事務(wù)的兩次執(zhí)行間的最小間隔時(shí)間視作其周期，從而將其當(dāng)作周期事務(wù)來(lái)調(diào)度；而對(duì)于隨機(jī)事其周期，從而將其當(dāng)作周期事務(wù)來(lái)調(diào)度；而對(duì)于隨機(jī)事務(wù)就只能由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行處理。務(wù)就只能由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v不可逆性不可逆性v實(shí)時(shí)應(yīng)用中有很多活動(dòng)是不可逆的，如過(guò)程控制的器件實(shí)時(shí)應(yīng)用中有很多活動(dòng)是不可逆的，如過(guò)程控制的器件加工、物料投放等活動(dòng)，記錄飛行體的位置、速度、方加工、物料投放等活動(dòng)，記錄飛行體的位置、速度、方向的事務(wù)等，它們都是不可逆的。還原或重啟動(dòng)對(duì)于不向的事務(wù)等，它們都是不可

20、逆的。還原或重啟動(dòng)對(duì)于不可逆事務(wù)是毫無(wú)意義的，因此必須為實(shí)時(shí)事務(wù)的恢復(fù)開(kāi)可逆事務(wù)是毫無(wú)意義的，因此必須為實(shí)時(shí)事務(wù)的恢復(fù)開(kāi)發(fā)新的概念、技術(shù)和方法。發(fā)新的概念、技術(shù)和方法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要特性v替代性替代性v當(dāng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)認(rèn)定某個(gè)任務(wù)不能按時(shí)完成時(shí)，可以調(diào)用其當(dāng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)認(rèn)定某個(gè)任務(wù)不能按時(shí)完成時(shí)，可以調(diào)用其它活動(dòng)進(jìn)行替代或補(bǔ)償，這稱為實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)急計(jì)劃，它活動(dòng)進(jìn)行替代或補(bǔ)償，這稱為實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)急計(jì)劃，它可以提供雖非最佳但可用的結(jié)果。如何確定應(yīng)急計(jì)劃它可以提供雖非最佳但可用的結(jié)果。如何確定應(yīng)急計(jì)劃以及應(yīng)急計(jì)劃的選擇評(píng)估及實(shí)施都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該考慮以及應(yīng)急計(jì)劃的選擇評(píng)估及實(shí)施都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該

21、考慮的部分。的部分。與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)v 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和事務(wù)的實(shí)時(shí)（及時(shí)）性，必須盡可為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和事務(wù)的實(shí)時(shí)（及時(shí)）性，必須盡可能加快實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)和處理速度，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)能加快實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)和處理速度，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)事務(wù)要求系統(tǒng)能較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)事務(wù)的運(yùn)行時(shí)間。但對(duì)磁盤(pán)數(shù)時(shí)事務(wù)要求系統(tǒng)能較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)事務(wù)的運(yùn)行時(shí)間。但對(duì)磁盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)而言，由于磁盤(pán)存取、內(nèi)外存的數(shù)據(jù)傳遞、緩沖區(qū)管理、據(jù)庫(kù)而言，由于磁盤(pán)存取、內(nèi)外存的數(shù)據(jù)傳遞、緩沖區(qū)管理、排隊(duì)等待及鎖的延遲等使得事務(wù)實(shí)際平均執(zhí)行時(shí)間與估算的最

22、排隊(duì)等待及鎖的延遲等使得事務(wù)實(shí)際平均執(zhí)行時(shí)間與估算的最壞情況執(zhí)行時(shí)間相差很大，不能滿足部分實(shí)時(shí)系統(tǒng)的壞情況執(zhí)行時(shí)間相差很大，不能滿足部分實(shí)時(shí)系統(tǒng)的“及時(shí)性及時(shí)性”要求。如果將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其主要的要求。如果將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其主要的“工作工作”部分放入內(nèi)存部分放入內(nèi)存;使使每個(gè)事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有磁盤(pán)每個(gè)事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有磁盤(pán)I/O，則為系統(tǒng)較準(zhǔn)確估算和安，則為系統(tǒng)較準(zhǔn)確估算和安排事務(wù)的運(yùn)行時(shí)間，使之具有較好的動(dòng)態(tài)可預(yù)報(bào)性提供了有力排事務(wù)的運(yùn)行時(shí)間，使之具有較好的動(dòng)態(tài)可預(yù)報(bào)性提供了有力的支持，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)事務(wù)的定時(shí)限制打下了基礎(chǔ)。的支持，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)事務(wù)的定時(shí)限制打下了基礎(chǔ)。與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系

23、與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)v 今后，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用可能越來(lái)越復(fù)雜，為了滿足各種復(fù)雜今后，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用可能越來(lái)越復(fù)雜，為了滿足各種復(fù)雜的應(yīng)用要求，有必要使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具備高度的動(dòng)態(tài)性、自的應(yīng)用要求，有必要使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具備高度的動(dòng)態(tài)性、自適應(yīng)性和智能行為。而主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（適應(yīng)性和智能行為。而主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（ADB）技術(shù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)）技術(shù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（RTDBS）的結(jié)合為）的結(jié)合為RTDBS的自適應(yīng)性及智能性的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造的自適應(yīng)性及智能性的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了合理的機(jī)制。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（了合理的機(jī)制。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（ADB）技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

24、（庫(kù)（RTDBS）領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。）領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)v 隨著隨著Internet的迅速推廣，實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大，的迅速推廣，實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大，也對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提出了分布式計(jì)算的要求，因而有必要將也對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提出了分布式計(jì)算的要求，因而有必要將分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。為了滿足對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。為了滿足對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和分布的要求和分布的要求,分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(DRTDB)將具有執(zhí)行期限的將具有執(zhí)行期限的數(shù)據(jù)和事務(wù)分布在不同的

25、結(jié)點(diǎn)上，由分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系數(shù)據(jù)和事務(wù)分布在不同的結(jié)點(diǎn)上，由分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一管理、調(diào)度執(zhí)行。國(guó)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品與國(guó)外的產(chǎn)統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一管理、調(diào)度執(zhí)行。國(guó)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品與國(guó)外的產(chǎn)品相比，都有一定的差距品相比，都有一定的差距,主要體現(xiàn)在其事務(wù)處理層并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在其事務(wù)處理層并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的分布式事務(wù)處理完全的分布式事務(wù)處理,與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的理論有一定的距離。實(shí)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的理論有一定的距離。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的有效集時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的有效集成才可以滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)的需求。成才可以滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)的需求。與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的

26、聯(lián)系與其它高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)v 與時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)相同之處是，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也涉及時(shí)間信息。但是，時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)相同之處是，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也涉及時(shí)間信息。但是，時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存在區(qū)別，主要表現(xiàn)在：與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存在區(qū)別，主要表現(xiàn)在：v 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)目的在于處理包含隨時(shí)間變化的信息，維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象經(jīng)歷時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)目的在于處理包含隨時(shí)間變化的信息，維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象經(jīng)歷的歷史變化；而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)則更側(cè)重考慮信息的的歷史變化；而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)則更側(cè)重考慮信息的“及時(shí)及時(shí)”性，它的查詢與事性，它的查詢與事務(wù)處理都有與之相聯(lián)系的定時(shí)限制，結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間與結(jié)果本身一樣重要

27、。務(wù)處理都有與之相聯(lián)系的定時(shí)限制，結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間與結(jié)果本身一樣重要。v 時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)保存數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象隨著時(shí)間變化的特征，但缺乏維護(hù)數(shù)據(jù)有效性時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)保存數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象隨著時(shí)間變化的特征，但缺乏維護(hù)數(shù)據(jù)有效性的機(jī)制，不顯式考慮查詢與事務(wù)有關(guān)的時(shí)間限制。在的機(jī)制，不顯式考慮查詢與事務(wù)有關(guān)的時(shí)間限制。在TDB中，隨時(shí)間變化而中，隨時(shí)間變化而改變的數(shù)據(jù)的處理是保留改變的數(shù)據(jù)的處理是保留“歷史歷史”，增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，可以查詢某個(gè)過(guò)去時(shí)，增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，可以查詢某個(gè)過(guò)去時(shí)間曾經(jīng)有效的數(shù)據(jù)。間曾經(jīng)有效的數(shù)據(jù)。RTDB則提供維護(hù)數(shù)據(jù)有效性和事務(wù)及時(shí)性的機(jī)制，一則提供維護(hù)數(shù)據(jù)有效性和事務(wù)及時(shí)性的機(jī)制，一般只存取數(shù)據(jù)庫(kù)

28、當(dāng)前般只存取數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前“有效有效”的信息。事務(wù)必須維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的的信息。事務(wù)必須維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的“時(shí)間一時(shí)間一致性致性”，所以有時(shí)間限制與之聯(lián)系。，所以有時(shí)間限制與之聯(lián)系。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)v實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有著根本性的不同。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有著根本性的不同。實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，除了一般數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)題外，實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，除了一般數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)題外，還要注意以下：還要注意以下：v1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型及其語(yǔ)言實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型及其語(yǔ)言v一般一般RTDB都使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，還沒(méi)有引入時(shí)間維，都使用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，還沒(méi)有引入時(shí)間維，而即使是引

29、入了時(shí)間維的而即使是引入了時(shí)間維的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)模型時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)模型與與時(shí)態(tài)查詢時(shí)態(tài)查詢語(yǔ)言語(yǔ)言也沒(méi)有提供事務(wù)定時(shí)限制的說(shuō)明機(jī)制。也沒(méi)有提供事務(wù)定時(shí)限制的說(shuō)明機(jī)制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要技術(shù)v 2實(shí)時(shí)事務(wù)的模型與特性實(shí)時(shí)事務(wù)的模型與特性 實(shí)時(shí)事務(wù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，事務(wù)之間有多種交互行動(dòng)和同步，實(shí)時(shí)事務(wù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，事務(wù)之間有多種交互行動(dòng)和同步，存在結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)、行為、時(shí)間上的相關(guān)性以及在執(zhí)行方面存在結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)、行為、時(shí)間上的相關(guān)性以及在執(zhí)行方面的依賴性。的依賴性。v 3實(shí)時(shí)事務(wù)的處理實(shí)時(shí)事務(wù)的處理RTDB中的事務(wù)有多種定中的事務(wù)有多種定時(shí)限制，其中最典型的是時(shí)限制，其中最典型的是事務(wù)截止期，系統(tǒng)必須能事務(wù)截止期，系統(tǒng)必須能讓截止期更早或更緊急的讓截止期更早或更緊急的事務(wù)較早地執(zhí)行，又需要事務(wù)較早地執(zhí)行，又需要基于截止期和緊迫度來(lái)標(biāo)基于截止期和緊迫度來(lái)標(biāo)明事務(wù)的優(yōu)先級(jí)，然后按明事務(wù)的優(yōu)先級(jí)，然后按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行事務(wù)調(diào)度。優(yōu)先級(jí)進(jìn)行事務(wù)調(diào)度。