实时数据库系统及其特征

作者:刘云生--卢炎生--李国徽
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----数据库理论与技术的发展极其迅速，其应用日益广泛，在当今的信息社会中，它几乎无所不在。以关系型为代表的三大经典（层次、网状、关系）型数据库在传统的（商务和管理的事务型）应用领域获得了极大成功，然而它们在现代的（非传统）工程和时间关键型应用面前却显得软弱无力，面临着新的严峻的挑战，由此而导致了实时数据库（Real TimeDataBase，RTDB）的产生和发展。
实时数据库的发展
----数据库的应用正从传统领域向新的领域扩展，如CAD/CAM、CIMS；数据通信、电话交换、电力调度等网络管理；电子银行事务、电子数据交换与电子商务、证券与股票交易；交通控制、雷达跟踪、空中交通管制；武器制导、实时仿真、作战指挥自动化或C3I系统，等等。这些应用有着与传统应用不同的特征，一方面，要维护大量共享数据和控制数据；另一方面，其应用活动（任务或事务）有很强的时间性，要求在规定的时刻和(或)一定的时间内完成其处理；同时，所处理的数据也往往是"短暂"的，即有一定的有效时间，过时则有新的数据产生，而当前的决策或推导变成无效。所以，这种应用对数据库和实时处理两者的功能及特性均有需求，既需要数据库来支持大量数据的共享，维护其数据的一致性，又需要实时处理来支持其任务（事务）与数据的定时限制。
----但是，传统的数据库系统旨在处理永久、稳定的数据，强调维护数据的完整性、一致性，其性能目标是高的系统吞吐量和低的代价，而根本不考虑有关数据及其处理的定时限制，所以，传统的数据库管理系统（DBMS）不能满足这种实时应用的需要。而传统的实时系统（RTS）虽然支持任务的定时限制，但它针对的是结构与关系很简单、稳定不变和可预报的数据，不涉及维护大量共享数据及它们的完整性和一致性，尤其是时间一致性。因此，只有将两者的概念、技术、方法与机制"无缝集成"（SeamlessIntegration）的实时数据库（RTDB）才能同时支持定时和一致性。
----因此，实时数据库就是其数据和事务都有显式定时限制的数据库，系统的正确性不仅依赖于事务的逻辑结果，而且依赖于该逻辑结果所产生的时间。近年来，RTDB已发展为现代数据库研究的主要方向之一，受到了数据库界和实时系统界的极大关注。然而，RTDB并非是数据库和实时系统两者的简单结合，它需要对一系列的概念、理论、技术、方法和机制进行研究开发，如数据模型及其语言，数据库的结构与组织；事务的模型与特性，尤其是截止时间及其软硬性；事务的优先级分派、调度和并发控制协议与算法；数据和事务特性的语义及其与一致性、正确性的关系，查询/事务处理算法与优化；I/O调度、恢复、通信的协议与算法，等等，这些问题之间彼此高度相关。