發(fā)布時間：2023-03-16 15:54:42
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)據(jù)庫設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
一、成立數(shù)據(jù)小組
大型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)元素多，在設(shè)計上有必要成立專門的數(shù)據(jù)小組。由于數(shù)據(jù)庫設(shè)計者不一定是使用者，對系統(tǒng)設(shè)計中的數(shù)據(jù)元素不可能考慮周全，數(shù)據(jù)庫設(shè)計出來后，往往難以找到所需的庫表，因此數(shù)據(jù)小組最好由熟悉業(yè)務(wù)的項目骨干組成。
數(shù)據(jù)小組的職能并非是設(shè)計數(shù)據(jù)庫，而是通過需求分析，在參考其他相似系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提取系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)元素，擔負對數(shù)據(jù)庫的審核。審核內(nèi)容包括審核新的數(shù)據(jù)庫元素是否完全、能否實現(xiàn)全部業(yè)務(wù)需求；對舊數(shù)據(jù)庫（如果存在舊系統(tǒng)）的分析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)庫設(shè)計的審核、控制及必要調(diào)整。
二、設(shè)計原則
1．規(guī)范命名。所有的庫名、表名、域名必須遵循統(tǒng)一的命名規(guī)則，并進行必要說明，以方便設(shè)計、維護、查詢。
2．控制字段的引用。在設(shè)計時，可以選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)庫設(shè)計管理工具，以方便開發(fā)人員的分布式設(shè)計和數(shù)據(jù)小組的集中審核管理。采用統(tǒng)一的命名規(guī)則，如果設(shè)計的字段已經(jīng)存在，可直接引用；否則，應(yīng)重新設(shè)計。
3．庫表重復(fù)控制。在設(shè)計過程中，如果發(fā)現(xiàn)大部分字段都已存在，開發(fā)人員應(yīng)懷疑所設(shè)計的庫表是否已存在。通過對字段所在庫表及相應(yīng)設(shè)計人員的查詢，可以確認庫表是否確實重復(fù)。
4．并發(fā)控制。設(shè)計中應(yīng)進行并發(fā)控制，即對于同一個庫表，在同一時間只有一個人有控制權(quán)，其他人只能進行查詢。
5．必要的討論。數(shù)據(jù)庫設(shè)計完成后，數(shù)據(jù)小組應(yīng)與相關(guān)人員進行討論，通過討論來熟悉數(shù)據(jù)庫，從而對設(shè)計中存在的問題進行控制或從中獲取數(shù)據(jù)庫設(shè)計的必要信息。
6．數(shù)據(jù)小組的審核。庫表的定版、修改最終都要通過數(shù)據(jù)小組的審核，以保證符合必要的要求。
7．頭文件處理。每次數(shù)據(jù)修改后，數(shù)據(jù)小組要對相應(yīng)的頭文件進行修改（可由管理軟件自動完成），并通知相關(guān)的開發(fā)人員，以便進行相應(yīng)的程序修改。
三、設(shè)計技巧
1．分類拆分數(shù)據(jù)量大的表。對于經(jīng)常使用的表（如某些參數(shù)表或代碼對照表），由于其使用頻率很高，要盡量減少表中的記錄數(shù)量。例如，銀行的戶主賬表原來設(shè)計成一張表，雖然可以方便程序的設(shè)計與維護，但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，由于數(shù)據(jù)量太大，會影響數(shù)據(jù)的迅速定位。如果將戶主賬表分別設(shè)計為活期戶主賬、定期戶主賬及對公戶主賬等，則可以大大提高查詢效率。
2．索引設(shè)計。對于大的數(shù)據(jù)庫表，合理的索引能夠提高整個數(shù)據(jù)庫的操作效率。在索引設(shè)計中，索引字段應(yīng)挑選重復(fù)值較少的字段；在對建有復(fù)合索引的字段進行檢索時，應(yīng)注意按照復(fù)合索引字段建立的順序進行。例如，如果對一個5萬多條記錄的流水表以日期和流水號為序建立復(fù)合索引，由于在該表中日期的重復(fù)值接近整個表的記錄數(shù)，用流水號進行查詢所用的時間接近3秒；而如果以流水號為索引字段建立索引進行相同的查詢，所用時間不到1秒。因此在大型數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，只有進行合理的索引字段選擇，才能有效提高整個數(shù)據(jù)庫的操作效率。
3．數(shù)據(jù)操作的優(yōu)化。在大型數(shù)據(jù)庫中，如何提高數(shù)據(jù)操作效率值得關(guān)注。例如，每在數(shù)據(jù)庫流水表中增加一筆業(yè)務(wù)，就必須從流水控制表中取出流水號，并將其流水號的數(shù)值加一。正常情況下，單筆操作的反應(yīng)速度尚屬正常，但當用它進行批量業(yè)務(wù)處理時，速度會明顯減慢。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，每次對流水控制表中的流水號數(shù)值加一時都要鎖定該表，而該表卻是整個系統(tǒng)操作的核心，有可能在操作時被其他進程鎖定，因而使整個事務(wù)操作速度變慢。對這一問題的解決的辦法是，根據(jù)批量業(yè)務(wù)的總筆數(shù)批量申請流水號，并對流水控制表進行一次更新，即可提高批量業(yè)務(wù)處理的速度。另一個例子是對插表的優(yōu)化。對于大批量的業(yè)務(wù)處理，如果在插入數(shù)據(jù)庫表時用普通的Insert語句，速度會很慢。其原因在于，每次插表都要進行一次I/O操作，花費較長的時間。改進后，可以用Put語句等緩沖區(qū)形式等滿頁后再進行I/O操作，從而提高效率。對大的數(shù)據(jù)庫表進行刪除時，一般會直接用Delete語句，這個語句雖然可以進行小表操作，但對大表卻會因帶來大事務(wù)而導(dǎo)致刪除速度很慢甚至失敗。解決的方法是去掉事務(wù)，但更有效的辦法是先進行Drop操作再進行重建。
4．數(shù)據(jù)庫參數(shù)的調(diào)整。數(shù)據(jù)庫參數(shù)的調(diào)整是一個經(jīng)驗不斷積累的過程，應(yīng)由有經(jīng)驗的系統(tǒng)管理員完成。以Informix數(shù)據(jù)庫為例，記錄鎖的數(shù)目太少會造成鎖表的失敗；邏輯日志的文件數(shù)目太少會造成插入大表失敗等，這些問題都應(yīng)根據(jù)實際情況進行必要的調(diào)整。
5．必要的工具。在整個數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與設(shè)計過程中，可以先開發(fā)一些小的應(yīng)用工具，如自動生成庫表的頭文件、插入數(shù)據(jù)的初始化、數(shù)據(jù)插入的函數(shù)封裝、錯誤跟蹤或自動顯示等，以此提高數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與開發(fā)效率。
6．避免長事務(wù)。對單個大表的刪除或插入操作會帶來大事務(wù)，解決的辦法是對參數(shù)進行調(diào)整，也可以在插入時對文件進行分割。對于一個由一系列小事務(wù)順序操作共同構(gòu)成的長事務(wù)（如銀行交易系統(tǒng)的日終交易），可以由一系列操作完成整個事務(wù)，但其缺點是有可能因整個事務(wù)太大而使不能完成，或者，由于偶然的意外而使事務(wù)重做所需的時間太長。較好的解決方法是，把整個事務(wù)分解成幾個較小的事務(wù)，再由應(yīng)用程序控制整個系統(tǒng)的流程。這樣，如果其中某個事務(wù)不成功，則只需重做該事務(wù)，因而既可節(jié)約時間，又可避免長事務(wù)。
參考文獻的格式是有國際標準和國家標準的，參考文獻應(yīng)該參照GB/T7714--2005著錄，我們在精選相關(guān)的著名的文獻資料，按順序編碼標注，依次列在論文的末尾。關(guān)注學(xué)術(shù)參考網(wǎng)查看更多優(yōu)秀的參考文獻，下面是小編整理的關(guān)于數(shù)據(jù)庫論文國外參考文獻，給大家閱讀欣賞。
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中圖分類號：TP311.52;G250.76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0177-02
1、網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫整體設(shè)計
1.1 網(wǎng)站需求分析
為了網(wǎng)站更方便管理與使用，需要滿足三方面的需求：管理員、普通用戶與游客。
管理員：相當于網(wǎng)站的root用戶，擁有最大的權(quán)限和功能，是網(wǎng)站的維護者與管理者.。
普通用戶：網(wǎng)站的主要服務(wù)對象，通過注冊即可以享受網(wǎng)站提供的所有服務(wù)，擁有按關(guān)鍵字搜索新聞、相關(guān)論文，發(fā)表和查看留言以及修改個人信息和網(wǎng)站投票的權(quán)限。
游客：網(wǎng)站的潛在用戶，無需注冊就可以搜索新聞和論文，但沒有下載和留言的權(quán)限。
1.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)不同權(quán)限用戶的需求分析，本網(wǎng)站邏輯結(jié)構(gòu)主要由角色表、用戶表、新聞表、公告表、留言表、論文表等組成。數(shù)據(jù)庫中各個數(shù)據(jù)表的關(guān)系見圖1。
1.3 訪問數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)
本網(wǎng)站對于數(shù)據(jù)庫訪問、連接的設(shè)計與實現(xiàn)，由類SQLHelper完成。在SQLHelper類中，將數(shù)據(jù)庫的鏈接作為整個網(wǎng)站工程的全局變量，將其存放于web.config這個配置文件中，連接代碼編寫于配置節(jié)/中。
2、論文數(shù)字圖書館網(wǎng)站模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
本論文所設(shè)計的數(shù)字化圖書館網(wǎng)站分為用戶注冊模塊、用戶管理模塊、檢索模塊、用戶信息中心模塊、新聞與公告模塊、論文模塊和網(wǎng)站前臺模塊。
2.1 用戶注冊模塊
本網(wǎng)站所涉及的用戶有兩種權(quán)限，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中的User表中的RoleID字段，字段為1代表用戶具有管理員權(quán)限。字段為2代表用戶具有普通用戶權(quán)限。
網(wǎng)站的注冊模塊由頁面Register.aspx來實現(xiàn)。需要填寫新注冊用戶的各項基本信息。限定必填項的信息不能為空，此外，用戶電子郵件、電話等的格式必須符合要求。
用戶填好信息單擊確定進入信息確認頁面CommitRegister.aspx。此頁面包含兩部分功能，第一部分是確認之前所填寫的注冊信息是否有誤，，第二部分是用戶照片上傳功能，用戶可以不選擇上傳頭像或是上傳任意自己喜歡的圖片作為自己的頭像。增加用戶頭像的上傳功能可以使數(shù)字化網(wǎng)站更加生動活潑，增強用戶與網(wǎng)站的互動性。
2.2 用戶管理模塊
用戶管理模塊只有管理員才有權(quán)限顯示，管理員可以表格形式顯示所有用戶名單及信息，可以添加新用戶及賦予管理員權(quán)限，可以修改其他用戶的基本信息，也可以手動刪除用戶，還可以單獨顯示某個用戶的完整信息。用戶管理頁面是通過UserManage.aspx頁面來實現(xiàn)的。
2.3 檢索模塊
本網(wǎng)站的檢索模塊包括論文和新聞的檢索查詢，采用關(guān)鍵字查詢方式檢索。
檢索功能由Searchthesis.aspx頁面和Search.aspx頁面實現(xiàn)完成，運用GridView控件與數(shù)據(jù)庫的論文表和新聞表進行綁定來顯示用戶所檢索的結(jié)果。檢索的關(guān)鍵字填寫在TextBox控件中。
當用戶或游客打開網(wǎng)站時，可以在搜索功能區(qū)鍵入想要查找的關(guān)鍵字，點擊搜索按鈕，即可從底層SQL server數(shù)據(jù)庫中查詢到所有滿足此搜索關(guān)鍵詞的論文或新聞。
2.4 用戶信息中心模塊
模塊位于網(wǎng)站的左側(cè)，需要用戶登陸才能顯示，為用戶提供修改與查看個人信息，重設(shè)密碼等功能。
EditUserPwd.aspx頁面可以實現(xiàn)用戶修改密碼的功能，在頁面中包括四個TextBox控件，用戶需要按照順序在控件中分別鍵入用戶名稱、舊密碼、新密碼、確認密碼。一旦EditUserPwd.aspx頁面打開，即調(diào)用預(yù)先編好的函數(shù)Page_Load(object sender,EventArgs e)，函數(shù)通過初始化即可在第一個TextBox控件中顯示用戶名稱，無需用戶手動填寫。
2.5 新聞與公告模塊
新聞模塊的功能包括：新聞的顯示、添加、修改、刪除、查看。由NewsManage.aspx頁面實現(xiàn)，為管理員權(quán)限功能。
公告模塊的設(shè)計與新聞模塊類似，但功能更為簡單，管理員可以通過此模塊添加和修改網(wǎng)站首頁公告欄的標題與內(nèi)容，由Notice.aspx頁面來實現(xiàn)。
此外，管理員還可以對用戶留言進行管理，由leaveword Manage.aspx頁面來實現(xiàn)。
用戶的留言功能由leaveword.aspx頁面實現(xiàn)完成，用戶可以對自己感興趣的新聞或論文留言，管理員可以查看這些留言以便于更好的了解用戶需求。
2.6 論文模塊
論文模塊功能與新聞模塊一致，不同的是，增加了論文上傳功能。
論文的上傳功能由頁面AddThesis.aspx來實現(xiàn)，在此頁面中包括三個TextBox控件，他們的作用是用來添加新論文的標題、關(guān)鍵詞及摘要，以供普通用戶查詢。此外，在三個TextBox控件下方設(shè)置一個FileUpload控件，他的作用是管理員可以從本地計算機上選擇論文并上傳。
在所有操作完成后，管理員即可單擊下方的確定按鈕，將論文標題、關(guān)鍵詞及摘要上傳。上傳后的論文不以該論文名稱來命名存儲，而是以添加進數(shù)據(jù)庫論文表中的ThesisID來命名，避免所上傳的新論文與原有論文的名稱重復(fù)，并自動將論文格式轉(zhuǎn)化為word格式。
2.7 網(wǎng)站前臺模塊
網(wǎng)站前臺模塊是網(wǎng)站的主體模塊，也是服務(wù)模塊，是普通用戶和游客的操作模塊。主要包括熱點新聞區(qū)、操作區(qū)、公告區(qū)和用戶區(qū)四個部分。主要在主頁面main.aspx實現(xiàn)完成。
2.7.1 熱點新聞區(qū)
熱點新聞區(qū)位于主頁面左下方，由NewsUC.ascx控件來完成與實現(xiàn)。
該分支模塊的主要功能是以循環(huán)滾動的形式顯示網(wǎng)站最新的10條新聞。顯示新聞由DataList控件實現(xiàn)，綁定的是新聞表中的標題。新聞的循環(huán)滾動功能由客戶端代碼來實現(xiàn)。
2.7.2 操作區(qū)
操作區(qū)主要包括以下幾個功能：按照標題搜索相關(guān)新聞，按照關(guān)鍵詞搜索所需論文，游客還可以通過注冊成為新用戶；管理員與普通用戶可通過用戶名和密碼登陸網(wǎng)站，擁有屬于自己的權(quán)限。此操作區(qū)由用戶控件OperationUC.ascx來設(shè)計與實現(xiàn)。
操作功能區(qū)實現(xiàn)方法如下：第一步判斷是否有用戶登錄，即判斷Session[“UserID”]的值是否是一個空值。假如Session[“UserID”]的值不為空，則表示已有用戶登陸。第二步，根據(jù)登陸用戶的角色加載與之角色相對應(yīng)的操作功能區(qū)。具體來講，若Session[“UserID”]=1，則對應(yīng)加載管理員的操作功能區(qū)，如果Session[“UserID”]=2，則對應(yīng)加載普通用戶的操作功能區(qū)。
2.7.3 公告區(qū)
公告區(qū)由對應(yīng)控件NotifyUC.ascx來設(shè)計實現(xiàn)。
主頁面初始化時，用戶控件NotifyUC.ascx通過初始化函數(shù)來顯示公告欄的信息，調(diào)用BindNotifyData()來從底層數(shù)據(jù)庫的公告表中獲取公告標題和內(nèi)容，運用SqlDataReader對象dr來保存獲取結(jié)果。使用時，通過讀取對象dr中的公告標題和內(nèi)容顯示在公告欄中。
2.7.4 用戶區(qū)
用戶區(qū)包括普通用戶區(qū)與管理員用戶區(qū)。
普通用戶區(qū)主要包括：查看個人信息，修改登錄密碼和參與網(wǎng)站投票幾種功能。
管理員用戶區(qū)除了普通用戶的功能以外，還增加了新聞管理、投票管理、用戶管理和論文管理等功能。
3、結(jié)語
本文基于數(shù)字化圖書館的設(shè)計要求，以及管理員、普通用戶和游客三方面的需求，最終完成了預(yù)計的功能和模塊設(shè)計。實現(xiàn)了最新圖書館新聞、下載論文閱讀軟件、查找與下載論文、投票、留言等多種功能。
參考文獻
實現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)涉及到的技術(shù)可以分為兩個方面：服務(wù)器端技術(shù)和客戶端技術(shù)。客戶端技術(shù)主要涉及HTML、JavaScript等與網(wǎng)頁設(shè)計制作有關(guān)的內(nèi)容顯示技術(shù);服務(wù)器端技術(shù)主要涉及Web服務(wù)器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫訪問等與內(nèi)容生成相關(guān)的技術(shù)，目前服務(wù)器端技術(shù)可以劃分為基于Windows平臺的ASP技術(shù)和基于JAVA平臺的JSP技術(shù)。論文針對后者進行討論，主要討論了構(gòu)建B/S結(jié)構(gòu)的日常教學(xué)管理系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)：Tomcat/Web服務(wù)器技術(shù)、Sql Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)、JSP技術(shù)、JavaScript客戶端技術(shù)。
論文的主要工作體現(xiàn)在如下方面：
一是總結(jié)目前Web程序開發(fā)過程中采用的典型模式，仔細分析了筆者工作單位日常教學(xué)管理的特點和規(guī)律，提出了Web環(huán)境下B/S結(jié)構(gòu)的學(xué)校畢業(yè)論文管理系統(tǒng)的基本方案。
二是按照軟件開發(fā)過程的時間主線及軟件工程的傳統(tǒng)方法給出了“基于B/S結(jié)構(gòu)的畢業(yè)論文管理系統(tǒng)”在設(shè)計和開發(fā)過程中的需求分析及功能設(shè)計報告、代碼類設(shè)計說明、JSP文件設(shè)計說明、數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明，管理系統(tǒng)的總體設(shè)計開發(fā)環(huán)境設(shè)計jdk1.6.0_07.JDK（Java Developer’s Kit）是sun公司推出的Java開發(fā)工具集。MyEelipse中集成了此工具，也可不單獨安裝。JSP容器： apache-tomcat-6.0.18，Tomcat服務(wù)器是一個免費的開放源代碼的Web應(yīng)用服務(wù)器，它是Apache軟件基金會 （APache Software Foundation）的Jakarta項目中的一個核心項目，由APache、sun和其他一些公司及個人共同開發(fā)而成。由于有Sun的參與和支持，最新的Servfet和JSP規(guī)范總是能在Tomcat中得到體現(xiàn)，Tomcat支持最新的Servlet2.4和 JSP2.0規(guī)范。因為Tomcat技術(shù)先進、性能穩(wěn)定且免費，因而深受Java愛好者的喜愛并得到了部分軟件開發(fā)商的認可，成為目前比較流行的web應(yīng)用服務(wù)器。
一、數(shù)據(jù)庫 SQL Server 2000
SQL Server 是一個后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它功能強大，操作簡便，日益為廣大數(shù)據(jù)庫用戶所喜愛，越來越多的開發(fā)工具提供了與SQL Server的接口。SQL Server是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate三家公司共同開發(fā)的，于1988年推出了第一個OS/2版本。在Windows NT推出后，Microsoft與Sybase在SQL Server的開發(fā)上就分道揚鑣了，Microsoft將SQL Server移植到Windows NT系統(tǒng)上，專注于開發(fā)推廣SQL Server的Windows NT版本。SQL Server 2000是Microsoft公司推出的SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的最新版本，該版本繼承了SQL Server 7.0版本的優(yōu)點，同時又比它增加了許多更先進的功能，具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點。
二、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
1.數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，把信息系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)按一定的模型組織起來，提供存儲、維護、檢索數(shù)據(jù)的功能，使信息系統(tǒng)可以方便、及時、準確地從數(shù)據(jù)庫中獲得所需的信息。2.數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的各個部分能否緊密地結(jié)合在一起以及如何結(jié)合的關(guān)鍵所在。3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)的重要組成部分。4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計涉及的相關(guān)技術(shù)和知識：數(shù)據(jù)庫的基本知識和數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù);計算機科學(xué)的基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計的方法和技巧;軟件工程的原理和方法;應(yīng)用領(lǐng)域的知識。
三、遇到的問題及解決方案
1.中文顯示問題，剛開始編寫代碼時，不能輸入中文，也不能在屏幕上顯示，只能輸入字母。問題解決辦法：在編碼的最前面加上：<%@ page contentType="text/html;charset=gb2312"%>。2.會話狀態(tài)及用戶權(quán)限管理。為什么需要會話跟蹤？在web服務(wù)器端編程中，會話狀態(tài)管理是一個經(jīng)常必須考慮的重要問題。HTTP是一種無狀態(tài)協(xié)議，即站點服務(wù)器將網(wǎng)頁的每個HTTP請求都當作獨立的請求，服務(wù)器不保留與以前的請求有關(guān)的信息，即使它們只早于當前請求幾秒鐘，因此它與FTP、Telnet等協(xié)議是不同的。HTTP這種無法記憶先前請求的缺陷使得編寫某些應(yīng)用程序非常困難，比如當用戶登錄系統(tǒng)后，根據(jù)用戶類型的不同應(yīng)得到不同的服務(wù)，有不同的訪問權(quán)限，但服務(wù)器如何才能在用戶登錄后記住用戶是屬于哪個用戶組呢？為了跟蹤用戶的操作狀態(tài)，ASP應(yīng)用session對象，JSP使用一個叫做HttpSession的對象實現(xiàn)同樣的功能，統(tǒng)稱為會話機制。本系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶的帳號管理、權(quán)限管理、新聞通知、論文的出題和選題、文檔的上傳與下載、自動生成統(tǒng)計表格、成績管理等功能。這一系統(tǒng)的開發(fā)，讓我學(xué)到了許多新知識、新技術(shù)，讓我把所學(xué)的課堂知識得以充分的融合運用，讓我對軟件的開發(fā)與控制過程有了更深一步的理解。
關(guān)鍵詞：關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；知識組織；語義網(wǎng)
傳統(tǒng)知識組織在文獻信息組織與檢索中發(fā)揮了巨大的作用，隨著計算機技術(shù)以及語義網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對知識組織的研究將更加深入，如何豐富和拓展知識組織的結(jié)構(gòu)和功能，如何深度序化信息資源的內(nèi)部屬性和特征，無縫的鏈接相關(guān)的信息資源，消除信息孤島使其富含語義，如何有效的整合、序化異構(gòu)、動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)信息資源將成為知識組織研究的熱點。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)作為輕量級的語義網(wǎng)實現(xiàn)方法，自2006年由Tim Bern
ers-Lee[1]提出以來備受關(guān)注，逐漸成為圖情界的翹楚，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)以通用框架RDF描述信息資源，關(guān)注的焦點放在信息本身而不是承載信息的頁面或是信息的訪問接口，組織的對象直接深入到細粒度級的具有語義信息的實體，為每個信息實體定義唯一的URI，使用RDF鏈接相關(guān)的實體從而構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示信息間的語義隱含，到達語義揭示的目的。鑒于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的特性以及它在知識組織、信息聚合等方面的突出表現(xiàn)，本文以關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)為視角，探索知識組織的新方法，通過關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的應(yīng)用實現(xiàn)知識組織的語義化、標準化，以促進知識組織的新發(fā)展。
一、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在知識組織中應(yīng)用的優(yōu)勢
（一）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)一種輕量級的語義網(wǎng)實現(xiàn)方法，結(jié)構(gòu)簡單適合混搭。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)設(shè)計的技術(shù)主要是統(tǒng)一資源定位符（URI）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）和RDF資源框架。關(guān)聯(lián)技術(shù)沒有定義特定的實現(xiàn)方式和技術(shù)，只是提出了的原則和要求，只要遵循四個原則即可[2]：使用URI作為任何事物的標識名稱、通過
HTTP協(xié)議，任何人都可以訪問這一事物、以RDF的形式提供有用的信息、盡可能多的提供相關(guān)的URI鏈接。簡單來說就是使用RDF框架描述信息資源，通過HTTP的方式去訪問，利用
RDF鏈接的信息導(dǎo)航到更多的相關(guān)信息。
（二）信息之間的語義更加明顯，不僅是單純的知識鏈接。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)本身不會給信息增加任何語義含義，其在底層數(shù)據(jù)間構(gòu)建了信息之間的鏈接，以攜帶語義的形式展現(xiàn)給用戶，通過將目前文檔web轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)的Web，并在不同的數(shù)據(jù)間通過
URI建立關(guān)聯(lián)，最終實現(xiàn)信息資源有效整合。
（三）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)采用標準化的RDF描述信息資源。RDF是一種用來描述Web上資源的語言，將一個資源描述成一組三元組（主語，謂語，賓語），主語用來表示需要描述的資源，謂語用來表示主語的某個屬性或者某個關(guān)系，賓語表示了屬性的值[3]。主語、謂語都可以用 HTTP URI來表示，其中賓語也可以用 HTTP URI 標識另一個資源。例如：Yantai University（主語）is
located（謂語） in Yantai（賓語）。主體和客體都是一個獨立的類資源，都有自己的HTTP URI標示符，通過查看“Yantai Univer
siyt”的描述，還可以鏈接到客體“Yantai”的具體描述的信息，同時“Yantai”還有自己的屬性值可供參引。
二、基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的知識組織模型
關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)主要使用URI，HTTP，RDF 等語義網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)，使信息組織更加細化、結(jié)構(gòu)化和語義化，同時能夠支持機器理解和處理，另外，其統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型（RDF）、統(tǒng)一的存取API
（RDF/SPARQL）、統(tǒng)一的HTTP URI標識，為信息對象的整合和組織提供了統(tǒng)一的標準，使得在開發(fā)應(yīng)用的時候可以考慮使用幾個平臺的混搭。本文設(shè)計了一個基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的知識組織的技術(shù)體系，為知識組織提供新的研究方法和思路。
圖1 基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的知識組織層次模型
從圖1可以得出，基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的知識組織框架可以分為底層數(shù)據(jù)源、語義標引層、RDF數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)層、信息資源應(yīng)用層，如下對四個層次進行介紹。
（一）底層數(shù)據(jù)源的組織。數(shù)據(jù)源主要包括：來自不同領(lǐng)域的信息資源，可以是圖書的出版社、科學(xué)出版物的刊號、地名、人名、等具體化的數(shù)據(jù)資源；同時也可以是早已成型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，如：圖書館的圖書目錄數(shù)據(jù)庫、企業(yè)內(nèi)部資源的數(shù)據(jù)庫、科研機構(gòu)的知識管理系統(tǒng)。這兩者是目前為止比較受歡迎的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)底層數(shù)據(jù)源的組織形式，如果將這些信息源進行整合、組織，以關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的形式出去將會有驚人的發(fā)現(xiàn)。在此筆者將底層數(shù)據(jù)分為如下三類。（1）易于檢索的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)主要設(shè)計到存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，已經(jīng)有了成型的數(shù)據(jù)模型。（2）分散的異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)信息資源。主要指分布在網(wǎng)絡(luò)上，以html網(wǎng)頁的形式表達的、異構(gòu)的、分散的、形式多樣的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的聚合難度相對來說比較大，要進行充分的分析、預(yù)處理。（3）靜態(tài)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。主要包括了CSV、Excel、BibTeX格式的文件，這些文件要通過RD
Fizing等工具轉(zhuǎn)換成為RDF格式的數(shù)據(jù)，然后存儲到RDF數(shù)據(jù)庫中。
（二）信息的語義標引。語義標注是使用計算機可理解的屬性來描述資源，目前的語義標注中，標注往往是針對特定的應(yīng)用，不能根據(jù)不同數(shù)據(jù)的特點而靈活變換標注方法，如領(lǐng)域本體只是針對特定的領(lǐng)域內(nèi)的信息資源來標注、概念化信息資源。進一步而言，標注方法只能標注相互獨立的數(shù)據(jù)信息，涉及到數(shù)據(jù)之間的相互依賴、相互關(guān)聯(lián)時，往往不能明確的標注這種依賴關(guān)系。本文討論的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)采用的是RDF三元組來描述資源，其中包括了“主體”，“謂語”，“客體”，使用規(guī)范的詞表標注三元組陳述的“謂語”，不僅靈活的描述了信息資源，信息資源間的相互依賴關(guān)系清晰的展現(xiàn)了出來。RDF僅僅使用特定命名和值來表達與資源有關(guān)的簡單聲明，很大程度上了限制了用戶的使用范圍，比如說定義Person類了來描述人，定義Orga
nization類來描述機構(gòu)等，因此需要擴展更多的詞表。DC、
FOAF、OWL、SKOS等規(guī)范的詞表擴展了RDF/RDFS的描述能力，作為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集和用戶之間的橋梁得到了很好的應(yīng)用，充實飽滿的描述了信息資源。
（三） RDF數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)層。RDF數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)層是通過數(shù)據(jù)集內(nèi)部的URI來實現(xiàn)，一個RDF三元組描述了一個數(shù)據(jù)對象，這個數(shù)據(jù)對象的客體或者主體在其他RDF三元組中也有類似的描述或者相依賴的資源，這樣就需要構(gòu)建這兩個RDF數(shù)據(jù)描述間的關(guān)聯(lián)，此中情況只是針對本地數(shù)據(jù)庫中的信息資源。另一個情況擴展其他開放的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集，因為這些數(shù)據(jù)集之間已經(jīng)形成了很好的數(shù)據(jù)鏈接，研究者只需要獲得相關(guān)對象的URI就可以鏈接到他們的數(shù)據(jù)集，從而把自己的數(shù)據(jù)集中的相關(guān)信息進行擴展。當把開放的數(shù)據(jù)集作為鏈接的潛在候選目標時，如下幾點應(yīng)該考慮在內(nèi)：（1）目標數(shù)據(jù)集中的主要領(lǐng)域是什么。（2）所鏈接的數(shù)據(jù)集中對象的URIs是否穩(wěn)定、保持不變。（3）目標數(shù)據(jù)集和它的命名空間是否保持一致、不會隨時變化。（4）目標數(shù)據(jù)集中的RDF links是否和其他關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集保持無縫的鏈接，沒有死鏈接或者空節(jié)點。
（四）信息資源應(yīng)用層。為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的資源主要是通過以下方式瀏覽和檢索。（1）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)主要是以URI來標識數(shù)據(jù)對象的，通過HTTP參引可以找到相應(yīng)的資源RDF描述，通過數(shù)據(jù)間的RDF鏈接在這些相關(guān)的數(shù)據(jù)源間導(dǎo)航，獲得用戶感興趣的知識。（2）后的信息資源以RDF的形式呈現(xiàn)，使得一些基于RDF的瀏覽器插件成為佼佼者，比如Tabulator
Browser、OpenLink RDF Browser插件在瀏覽關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)方面發(fā)揮了很大的優(yōu)勢。（3）SPARQL是為RDF開發(fā)的一種查詢語言和數(shù)據(jù)獲取協(xié)議，能夠接收客戶端的查詢請求，可以在關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)源中像SQL那樣查詢，并把結(jié)果反饋給用戶，如Wikipedia、GeoNames、MusicBrainz、DBLP bibliography這些數(shù)據(jù)集都支持這種SPARQL端點查詢訪問模式。
三、學(xué)術(shù)論文特色數(shù)據(jù)資源的知識組織的實例
（一）學(xué)術(shù)論文特色知識庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了驗證前文提出關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在知識組織中的優(yōu)勢及框架的合理性，本文以“煙臺大學(xué)圖書館學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫”為背景，構(gòu)建了基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的特色知識庫，遵循關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的基本原則，揭示信息資源之間的內(nèi)在語義關(guān)聯(lián)。
圖2 學(xué)術(shù)論文知識庫系統(tǒng)模型
鑒于學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫的特點，采用D2R的方式將學(xué)位論文數(shù)據(jù)成富含語義的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。D2R Server是一個HTTP Server，支持將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容成為RDF描述形式的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。D2R提供一種可定制的映射文件：D2RQ Mapping 文件，該映射文件將關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為虛擬的 RDF 數(shù)據(jù)進行訪問，其中表的名字轉(zhuǎn)換成了映射文件中的類（d2rq：ClassMaps）、表中的列轉(zhuǎn)換成映射文件中的屬性（d2rq：Property
Bridges），通過映射文件中這兩個類和屬性來表示關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表間的關(guān)系以及表內(nèi)不同屬性的關(guān)系。在用戶在前臺請求相關(guān)的信息實體時，D2RQ Mapping 文件會映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫，將查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為RDF描述的實體、屬性反饋給前臺界面。
（二） 學(xué)術(shù)論文資源的建模。以“煙臺大學(xué)圖書館學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫”為主要數(shù)據(jù)源，對信息進行了預(yù)處理，歸納為論文、作者、論文主題、組織機構(gòu)、論文所屬期刊五種實體類型，如下圖是它們的關(guān)系圖。
圖3 實體關(guān)系圖
本文采用SQL Server作為底層數(shù)據(jù)的存儲容器，上述幾個實體類分別包含了各自的數(shù)據(jù)項，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立相應(yīng)的表存儲，如：Papers、Persons、Topic、Department、Periodical表。在后臺處理的時候還要考慮數(shù)據(jù)實體間的關(guān)聯(lián)，Paper表中的作者字段必須和Persons表中的作者字段相關(guān)聯(lián)、Topics表中的論文名稱需關(guān)聯(lián)Papers表中的論文名等等。
（三）學(xué)術(shù)論文特色知識庫的實現(xiàn)。實現(xiàn)了底層數(shù)據(jù)的組織以后，就要采用D2R的方式將SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)成為RDF描述數(shù)據(jù)，這樣才能使關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)富含語義，數(shù)據(jù)之間形成鏈接的數(shù)據(jù)網(wǎng)。其實在通過D2R形式關(guān)系數(shù)據(jù)的時候，所形成的D2RQ Mapping映射文件將關(guān)系數(shù)據(jù)虛擬成為RDF格式，在上層瀏覽、查詢的時候通過此映射文件對關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行操作。
本實例使用的是SQL Server數(shù)據(jù)庫，需要把SQL Server的驅(qū)動包放到D2R Server的lib下，在進行瀏覽、查詢的時候才能驅(qū)動數(shù)據(jù)庫。然后需要運行生成映射文件的腳本：gener
ate-Mapping [-u username] [-p password] [-d driverclass] [-o out
file.n3] [-b base uri] jdbcURL，參數(shù)的意義為：數(shù)據(jù)庫的登錄名、數(shù)據(jù)庫登錄密碼、驅(qū)動名稱、輸出映射文件名、JDBC鏈接數(shù)據(jù)庫的URL。此腳本運行后生成一個對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的映射文件linkeddata.n3文件，用來實現(xiàn)上層關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的展示和查詢。
其D2RQ Mapping是基于RDFS和OWL進行描述的，自動生成的與關(guān)系數(shù)據(jù)的映射文件顯得簡單、粗糙。表之間的約束關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系沒有形成很好的鏈接，謂詞的也是默認的表中列的值，在表達語義方面顯得蒼白無力，與外部數(shù)據(jù)源間的鏈接也需要用詞表來描述。如下
實例中用到的部分詞表有dc：title表示論文的題目，dc：data的日期，dc：author論文的作者，dc：Description對論文的描述，foaf：person說明這個類是用來描述人的，foaf：knows描述與此人有關(guān)系的人， skos：PrimaySubject描述該文獻的主題，
vcard：locality描述機構(gòu)的位置。這些規(guī)范詞表的使用規(guī)范了對數(shù)據(jù)的描述，更容易讓人明白要表達的關(guān)系，另外采用規(guī)范的詞表來描述，使機器也能很好的識別，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的共享和重復(fù)利用變得更加容易。
（四）結(jié)果分析。本實例經(jīng)過D2R后的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，使得信息資源使用RDF描述，并且富含語義，能比較好的展示數(shù)據(jù)之間的語義關(guān)聯(lián)。linked data技術(shù)在知識組織中的運用，使得用戶可以通過HTML瀏覽關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，還可以通過SPARQL語言實現(xiàn)對關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢。Linked data不僅可以整合內(nèi)部相關(guān)的信息，使其深度序化，還實現(xiàn)了與外部相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，對分布式異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)資源的整合提出了很好的解決辦法。準備好數(shù)據(jù)后在D2R的路徑下啟動服務(wù)器，運行命令d2r-server linked
data.n3，在瀏覽器中輸入：http：//127.0.0.1：2020/，即可進行關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的瀏覽。以一個作者的數(shù)據(jù)為例，如下圖4所示。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)化后的作者元數(shù)據(jù)的屬性和實體都是比較靈活的，都有與之相關(guān)的URI導(dǎo)航到作者的所屬部門、發(fā)表的其他論文、合作者等等相關(guān)的信息。
圖4 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)化的作者詳細信息
其中http：//localhost：2020/data/persons/1是實體的唯一
URI，分別用實體和屬性來描述實體的，點擊圖4中屬性dc：cre
ator，可以導(dǎo)航到作者的描述。
圖 5 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)化的論文信息
SPARQL是W3C的RDF數(shù)據(jù)工作組設(shè)計的一種查詢語言和協(xié)議，用于RDF數(shù)據(jù)的查詢。本實例也支持基于
SPARQL檢索。圖6中檢索的內(nèi)容是：在煙臺大學(xué)圖書館2000年以后發(fā)表的學(xué)術(shù)論文。
圖6 基于SPARQL語言的查詢界面
結(jié)論：本文利用關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)對煙臺大學(xué)圖書館學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫再組織，實現(xiàn)了關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的html導(dǎo)航瀏覽、SPARQL檢索服務(wù)。深層次的序化了學(xué)術(shù)論文的關(guān)聯(lián)關(guān)系，發(fā)掘?qū)W術(shù)論文中隱含的語義信息，比如說學(xué)術(shù)論文所屬作者的合作關(guān)系、學(xué)術(shù)論文主題相關(guān)性、作者所屬部門的關(guān)聯(lián)等等，無縫的鏈接相關(guān)的信息資源，消除信息孤島使其富含語義，以知識鏈的形式呈現(xiàn)。
關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)一種輕量級的語義網(wǎng)實現(xiàn)方法，結(jié)構(gòu)簡單適合混搭，沒有定義特定的實現(xiàn)方式和技術(shù)，只是提出了的原則和要求，因此可以不受技術(shù)的限制，定制化自己的實現(xiàn)平臺，其強調(diào)語義關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，無疑將成為未來信息聚合、知識呈現(xiàn)的佼佼者。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的發(fā)展帶來了語義網(wǎng)的普及，基于 RDF形式存在的數(shù)據(jù)也會不斷增多，如何消費關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、如何使用
SPARQL語言進行語義發(fā)現(xiàn)將會成為研究熱點。
參考文獻：
[1] 劉煒. 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)：概念、技術(shù)及應(yīng)用展望[J]. 大學(xué)圖書館學(xué)報，2011（02）：05-12.
關(guān)鍵詞：數(shù)字電視，圖文信息，接口
1引言
數(shù)字電視圖文信息服務(wù)系統(tǒng)建立的目的主要是為了更好的給用戶提供所需的關(guān)于醫(yī)療衛(wèi)生、教育教學(xué)、農(nóng)產(chǎn)品價格和供求等相關(guān)信息，對信息資源做到集中管理、共享訪問，最終形成一個有一定規(guī)模的圖文信息服務(wù)系統(tǒng)。論文參考，圖文信息。為了使各部分模塊之間能夠順暢的銜接，本文介紹了數(shù)字電視圖文信息服務(wù)系統(tǒng)接口的設(shè)計方案。
2圖文信息服務(wù)系統(tǒng)外部接口的設(shè)計
2.1與門戶的接口
圖文資源中心作為一個獨立的平臺，與門戶登陸系統(tǒng)之間通過接口傳送機頂盒登陸數(shù)據(jù)信息，如圖1所示。
圖1 門戶系統(tǒng)接口結(jié)構(gòu)圖
門戶系統(tǒng)接口：功能是獲得當前機頂盒的MAC地址。論文參考，圖文信息。
接口協(xié)議：通信采集用HTTP協(xié)議，通信的數(shù)據(jù)格式采用XML1.0標準。
2.2與合作方網(wǎng)站的接口
對于開放站點數(shù)據(jù)庫的合作方，由于不同的合作方其數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)也不盡相同，因此在圖文采集子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遷移模塊中，分析合作方數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的協(xié)議需要與開放站點做接口。
傳輸數(shù)據(jù)：合作方向資源中心提供的信息數(shù)據(jù)。
接口協(xié)議：合作方數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)格式協(xié)議。論文參考，圖文信息。與開發(fā)站點數(shù)據(jù)庫的通信采集JDBC2.0標準；與XML格式數(shù)據(jù)源通信，數(shù)據(jù)格式采用XML1.0標準。
2.3短信平臺接口
此接口留待擴展，當用戶選擇接收手機短信時，有新的留言信息會有手機短信提示，可和現(xiàn)有的短信平臺對接，實現(xiàn)圖文的短信增值。
傳輸數(shù)據(jù)：留言發(fā)件人、留言標題、留言正文。
接口協(xié)議：與留言系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的通信采集JDBC2.0標準；與短信平臺接口數(shù)據(jù)格式符合短信平臺的協(xié)議。
2.4與中小學(xué)教育信息系統(tǒng)（PSTIM）接口
2.4.1數(shù)據(jù)同步
數(shù)據(jù)同步部分主要功能是基于TCP協(xié)議建立socket連接的方式，將中小學(xué)教育信息系統(tǒng)中的年級、年級所學(xué)科目、年級所學(xué)科目版本、知識點、教學(xué)周等信息傳遞過來，并將此信息轉(zhuǎn)化為圖文欄目層次的數(shù)據(jù)關(guān)系，通過此關(guān)系可以對學(xué)習(xí)資料圖文信息進行組織。在圖文中PSTIM傳遞而來的數(shù)據(jù)將組成為圖文中一個子系統(tǒng)進行管理。
1.接口結(jié)構(gòu)圖
圖2PSTIM門戶系統(tǒng)接口結(jié)構(gòu)圖
2.協(xié)議和規(guī)范：
TCP協(xié)議：從PSTIM中獲取數(shù)據(jù)采用的協(xié)議。
JDBC：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入圖文數(shù)據(jù)庫中遵守的規(guī)范。
HTTP：接口程序與圖文數(shù)據(jù)庫通信采用的協(xié)議。
3.接口實現(xiàn)：
接口實現(xiàn)分為五個模塊(類)：中間表、socket通信模塊、傳輸數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化模塊、圖文庫操作模塊。論文參考，圖文信息。
1) 中間表：
圖3 接口圖文與中小學(xué)教育數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖
2) Socket通信模塊：
采用成熟的基于TCP協(xié)議的socket通信的代碼搭建。根據(jù)雙方溝通和《教學(xué)管理系統(tǒng)與EPG等系統(tǒng)的接口協(xié)議.》文檔，接口同步程序作為socket通信的客戶端。論文參考，圖文信息。根據(jù)配置的IP和PORT向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)請求。論文參考，圖文信息。服務(wù)端數(shù)據(jù)發(fā)生變化由系統(tǒng)外通知，數(shù)據(jù)通信請求由手動方式觸發(fā)。
3) 傳輸數(shù)據(jù)分析模塊：
傳輸數(shù)據(jù)分析類根據(jù)文檔《教學(xué)管理系統(tǒng)與EPG等系統(tǒng)的接口協(xié)議》制定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議編寫。
4) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化模塊：
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化完畢后在欄目表中層次結(jié)構(gòu)為：中小學(xué)教育信息系統(tǒng)－>年級－>年級所學(xué)科目－>年級所學(xué)科目版本－>知識點－>圖文學(xué)習(xí)資料。轉(zhuǎn)化完畢在圖文中中小教學(xué)系統(tǒng)傳遞而來的數(shù)據(jù)作為一個圖文中一個子系統(tǒng)進行管理。
數(shù)據(jù)同步完畢后在接口圖文與中小學(xué)教育表中層次結(jié)構(gòu)為年級－>年級所學(xué)科目－>年級所學(xué)科目版本－>知識點。
5) 圖文庫操作模塊：
該模塊主要由操作欄目和操作接口圖文與中小學(xué)教育兩個表。功能分為：
a) 對這兩個表進行插入、修改、更新操作。
b) 獲得同步數(shù)據(jù)在圖文中所屬的rootid。
c) 刪除欄目（刪除其下所有子欄目和信息）。
3總結(jié)
數(shù)字電視圖文信息服務(wù)系統(tǒng)為數(shù)字電視增值業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了更為廣闊的平臺，設(shè)計適合信息服務(wù)平臺各類信息模塊聯(lián)接的接口，是圖文信息服務(wù)系統(tǒng)中的重中之重。本文所設(shè)計的方案，滿足了各模塊之間的信息交互，為數(shù)字電視增值業(yè)務(wù)的發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]鄧曉燕.廣播電視臺圖文信息頻道制播系統(tǒng)的升級和改版初探[J]. 技術(shù)與市場,2009,(04).
1．
本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述
1.1．課題背景簡介
隨著WWW應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,人們已不滿足于只用Web服務(wù)器瀏覽和靜態(tài)的信息,人們需要通過它發(fā)表意見、查詢數(shù)據(jù)甚至進行網(wǎng)上購物。原來的靜態(tài)Web頁面已經(jīng)滿足不了用戶對信息服務(wù)的動態(tài)性、交互性的要求。這就迫切需要實現(xiàn)Web與數(shù)據(jù)庫的交互。
Web與數(shù)據(jù)庫這兩者結(jié)合意味Web數(shù)據(jù)庫將存儲和管理大量重要數(shù)據(jù)，然兒一但它們被盜用或篡改，可能會帶來巨大的政治和經(jīng)濟損失。基于廣域網(wǎng)的Web數(shù)據(jù)庫訪問會帶來很大的安全問題。首先是數(shù)據(jù)庫的非法訪問；另一方面數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，可能被截取、篡改。還有黑客的攻擊可能使系統(tǒng)癱瘓。
在動態(tài)Web不斷發(fā)展的今天，人們對其依賴性也越來越強，但由于其開放性，在設(shè)計時對與信息的保密和系統(tǒng)的安全考慮不完備，及人們對保護數(shù)據(jù)庫的安全意識薄弱，造成現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫攻擊與破壞事件層出不窮，給人們的日常生活和經(jīng)濟活動造成了很大麻煩。因此，研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全保障已經(jīng)成為了重要的課題。
1.2．課題發(fā)展現(xiàn)狀
目前Web技術(shù)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)相互融合的研究已成為熱點研究方向之一。但是由于Internet本身并沒有提供任何安全機制，所以Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對于外界攻擊的防衛(wèi)能力顯得十分脆弱，以至Web數(shù)據(jù)庫被攻擊事件屢有發(fā)生。
1.2.1．Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展
隨著互聯(lián)網(wǎng)Internet的不斷發(fā)展，以及網(wǎng)上信息呈幾何級數(shù)的增加，同時由于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫資源不能被Web直接訪問，影響了數(shù)據(jù)庫資源的共享。如何將分布在Internet上的大量信息有效的管理起來，如何使現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中的信息到Internet上，而且使的信息具有交互性、動態(tài)性和實時性，也就是將Web技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)想結(jié)合，開發(fā)動態(tài)的Web數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，成為當今Web技術(shù)研究的熱點所在。數(shù)據(jù)庫技術(shù)適于對大量的數(shù)據(jù)進行組織管理，Web技術(shù)擁有較好的信息途徑，這兩種技術(shù)天然的互補性決定其相互融合成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
1.2.2．Web數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)安全威脅分析
為了讓數(shù)據(jù)庫能為處于網(wǎng)絡(luò)上的用戶服務(wù)而暴露在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)上的任何用戶都可以訪問這個數(shù)據(jù)庫，這種情況下對數(shù)據(jù)庫訪問的控制只能通過用戶控制既用戶名/密碼來進行。任何知道密碼的擁護都可以訪問，這增加了密碼保護管理的難度，同時用戶名/密碼通過Internet傳輸很容易被人竊取。
其次，數(shù)據(jù)應(yīng)用放讀取的數(shù)據(jù)是通過Web傳輸，而這些數(shù)據(jù)缺乏有效的安全措施保護，從而可能被截取、篡改。
另外，Web數(shù)據(jù)庫中存儲著大量的數(shù)據(jù)信息，往往成為信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，這就需要數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫所在的計算機能夠安全運行。數(shù)據(jù)庫放在Internet中很容易受到黑客的各種攻擊。
隨著網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫遠程訪問的安全問題日益突出。這個問題可采用網(wǎng)絡(luò)傳輸加密，用戶身份認證等安全措施解決。但由于日前的主
審計
防
認
數(shù)
訪
用戶
火
證
據(jù)
問
墻
服
加
控
Web數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
務(wù)
密
制
備份
圖1數(shù)據(jù)庫安全模型
流數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸部分都由數(shù)據(jù)庫廠家來完成，恰恰缺少這些安全措施，因此上述安全技術(shù)在普通的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中難以直接應(yīng)用。另外利用操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的安全保護功能是常用的數(shù)據(jù)庫安全解決方案。但是Internet本身并沒有提供任何安全機制，只要Web站點和Internet連通，就可能被任何人訪問。
Web數(shù)據(jù)庫受到的威脅大致包括泄漏、竊取、竄改、冒充、延遲、重傳、遺失、越權(quán)存取數(shù)據(jù)、否認已收送數(shù)據(jù)及侵犯隱私權(quán)等。
1.2.3．數(shù)據(jù)庫安全結(jié)構(gòu)模型
Web數(shù)據(jù)庫安全威脅涉及許多方面，我們認為安全措施應(yīng)綜合考慮，具體可以采用下列技術(shù)措施：(1)安裝防火墻；(2)身份認證和數(shù)據(jù)完整性認證服務(wù)；(3)對機密敏感的數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸；(4)訪問控制機制；(5)安全審計和監(jiān)視追蹤技術(shù)；(6)數(shù)據(jù)庫備份與故障恢復(fù)。Web數(shù)據(jù)庫安全模型見圖5。
1.3．文獻綜述
文獻一：竇麗華，蔣慶華，等.基于Web的信息系統(tǒng)安全研究.北京理工大學(xué)學(xué)報.2002.6，22(3)：361-363.
摘要：研究基于Web的信息系統(tǒng)的安全問題及如何充分并合理地利用操作系統(tǒng)、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所提供的安全設(shè)置，以有效地保證信息系統(tǒng)的安全性.利用應(yīng)用程序所具有的靈活性，可以彌補操作系統(tǒng)、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的安全漏洞，結(jié)合某單位業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的案例，分別從操作系統(tǒng)、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序4個方面對安全問題進行分析，同時給出了建議.
文獻二：曾愛林.基于Web的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全體系的建立與完善.湘潭師范學(xué)院學(xué)報.2004.6，26(2)：69-72.
摘要：隨著Web數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用越來越廣泛，Web數(shù)據(jù)庫的安全問題日益突出.本文從介紹幾種流行的Web數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)出發(fā)，針對Web數(shù)據(jù)庫的安全問題，建立一個Web數(shù)據(jù)庫安全體系的初步模型，并指出安全問題應(yīng)以預(yù)防為主,應(yīng)該在構(gòu)建Web數(shù)據(jù)庫服務(wù)器時，及時進行漏洞檢測、風(fēng)險評估,根據(jù)檢測結(jié)果，有意識地加強數(shù)據(jù)庫服務(wù)器某方面的防范措施.
文獻三：王惠琴，李明，王燕.基于Web的數(shù)據(jù)庫安全管理技術(shù)與實現(xiàn).2001.4.27
(3)：61-67.
摘要：隨著
Internet/Intranet
技術(shù)的發(fā)展和普及,Web數(shù)據(jù)庫已逐步取代基于傳統(tǒng)的
Client/Server
模式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),因此對于基于Web的數(shù)據(jù)庫安全管理技術(shù)的研究具有實際意義.介紹了目前常用的幾種Web數(shù)據(jù)庫的連接技術(shù)，并結(jié)合ASP技術(shù)對如何利用防火墻、身份認證、授權(quán)控制、監(jiān)視跟蹤、存儲過程、審計、備份與故障恢復(fù)等技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的安全管理進行了詳細的闡述.
文獻四：王燕，李明，王惠琴.Web數(shù)據(jù)庫的連接技術(shù)及安全控制.計算機工程與應(yīng)用.2001.2，P126-128.
摘要：隨著
Internet/Intranet
技術(shù)的發(fā)展和普及，Web
數(shù)據(jù)庫必將逐步取代基于傳統(tǒng)的
Client/Server
模式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).對于數(shù)據(jù)庫與Web技術(shù)融合的研究具有實際意義.文章就目前常用的幾種Web數(shù)據(jù)庫的連接技術(shù)進行對比分析，并對利用ASP技術(shù)實現(xiàn)Web與數(shù)據(jù)庫的連接和Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全控制進行了詳細闡述.
文獻五：吳春明，鄭志強.基于Web數(shù)據(jù)庫加密研究.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報.2004.4，26(2)：121-126.
摘要：計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給信息安全提出了更高的要求,在信息系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計過程中，安全性能總是被放在首要的位置，成為信息系統(tǒng)生存的關(guān)鍵.數(shù)據(jù)庫是基于WEB信息系統(tǒng)的核心組成部分,面臨來自外部和內(nèi)部的雙重威脅，對其進行加密處理，是進行數(shù)據(jù)保護的有效手段.文章提出了一種基于JCE的WEB數(shù)據(jù)庫加密模型，并對模型進行了行為分析及安全性分析.
文獻六：帥兵.Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)研究.安徽機電學(xué)院學(xué)報.2001.6，16(2)：29-32.
摘要：利用Web服務(wù)器的信息服務(wù)能力和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)管理能力來構(gòu)造信息服務(wù)系統(tǒng)已成為人們關(guān)注的熱點，其開發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)的實現(xiàn).介紹了目前采用的傳統(tǒng)Web數(shù)據(jù)庫解決方案中數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)幾種技術(shù)：CGI、IDC、ASP、JDBC，并分析了其缺點，提出了一種的新的Web數(shù)據(jù)庫解決方案.
文獻七：徐鋒，呂建.Web安全中的信任管理研究與進展.軟件學(xué)報.2002.13.(11)：2058-2064.
摘要：信任管理是當前
Web
安全研究的熱點.介紹了信任管理思想的出現(xiàn),給出了信任管理的概念和模型，并概述了幾個典型的信任管理系統(tǒng)和信任度評估模型.討論了當前研究存在的問題以及今后的研究方向.
文獻八：韓效鵬，官法明，等.關(guān)于Web數(shù)據(jù)庫安全性問題探討.勝利油田師范專科學(xué)校學(xué)報.2004.12.18(4)83-85.
摘要：按照DBMS對數(shù)據(jù)庫安全管理的思想，在基于Windows環(huán)境的Web數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，安全控制問題主要包括如何有效地對通過頁面訪問的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行保護，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫級別的分權(quán)限訪問等.在實施過程中，可使用用戶身份認證、授權(quán)控制、使用日志監(jiān)視數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化存儲過程等安全管理技術(shù)來構(gòu)筑管理信息系統(tǒng)的安全體系.
文獻九：楊成，王恒山，張乾宇.Web數(shù)據(jù)庫在線維護方法研究.
上海理工大學(xué)學(xué)報.2003.6.27(4)：40-43.
摘要：本文討論了結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)的服務(wù)器托管形式下對網(wǎng)站W(wǎng)eb數(shù)據(jù)庫在線維護的形式和內(nèi)容.并以上海理工大學(xué)管理學(xué)院學(xué)院網(wǎng)站為例，介紹了如何利用JSP動態(tài)網(wǎng)頁編程語言和JavaBeans來方便、快捷地實現(xiàn)對學(xué)院網(wǎng)站W(wǎng)eb數(shù)據(jù)庫在線維護功能.
文獻十：賀紅，徐寶文.Web信息系統(tǒng)的安全隱患與網(wǎng)絡(luò)管理員對策.計算機工程與應(yīng)用.2005.18，P151-153.
摘要：基于Web的信息系統(tǒng)安全性體系大致分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、Web服務(wù)器及應(yīng)用程序和Web數(shù)據(jù)庫等多個層次，該文分別闡述了造成各層次安全隱患的主要原因，以及從網(wǎng)絡(luò)管理員的角度出發(fā)，在各安全層次上消除和減少安全隱患的實用性安全對策.
2．設(shè)計(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法（論文框架）
2.1．Web數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)要解決的問題
2.1.1．用戶身份認證
基于Web的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中包含大量的敏感數(shù)據(jù)和機密數(shù)據(jù)，為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)在存儲時和網(wǎng)絡(luò)傳輸時不被未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問或解讀，可以利用用戶名來標明用戶身份，經(jīng)系統(tǒng)鑒別用戶的合法性后，再利用口令進一步核實用戶身份。為保證口令的安全性，在口令的提交過程中，可以利用安全套接字協(xié)議（SSL），通過使用公共密鑰和對稱性加密提供非公開通信、身份驗證和消息集成。
2.1.2．授權(quán)控制
經(jīng)身份認證的合法用戶根據(jù)自己的權(quán)限來訪問系統(tǒng)，因此用戶的授權(quán)管理機制甚為重要，其嚴密性將直接影響整個系統(tǒng)的安全性。在該安全體系中，可以利用Windows
NT的NTFS和DBMS的用戶角色在不同層次分別對用戶權(quán)限進行限制。
2.1.3．監(jiān)視跟蹤
日志系統(tǒng)具有綜合數(shù)據(jù)記錄功能和自動分類檢索能力。完整的日志不僅要包括用戶的各項操作，而且還要包括網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)接受的正確性、有效性及合法性的檢查結(jié)果，為日后網(wǎng)絡(luò)安全分析提供可靠的依據(jù)。
2.1.4．存儲過程
在基于Web的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中，可通過建立參數(shù)化的存儲過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問，這通常是增強Web安全的一個最佳方案。
2.1.5．輸出數(shù)據(jù)HTML編碼
輸出數(shù)據(jù)HTML編碼是指在將任何數(shù)據(jù)返回給用戶前應(yīng)采用HTML編碼，以防止跨站點的腳本攻擊。因為攻擊一旦破壞了數(shù)據(jù)庫，便可向記錄中輸入腳本，次腳本隨后返回給用戶并在瀏覽器中執(zhí)行。通過HTML編碼，可將大數(shù)腳本命令自動轉(zhuǎn)換為無害文本。
2.1.6．中間件技術(shù)
隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫朝分布式方向的深入發(fā)展，加上Internet上異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的普遍存在，上述單獨的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的安全管理能力越發(fā)顯示出它的局限性。因此需要有在邏輯層次位于DBMS之上能覆蓋具體差異、邏輯功能上能同意管理、同時可與用戶進行交互的中間件部分。
最基本的中間件技術(shù)有通用網(wǎng)關(guān)接口(CGI)、Internet數(shù)據(jù)庫連接器(IDC)，Microsoft最近開發(fā)的ActiveXDataObject技術(shù)(ADO)，它提供了高效率的ODBC數(shù)據(jù)庫或OLE-DB數(shù)據(jù)庫來源的鏈接功能。
基于數(shù)據(jù)庫訪問數(shù)據(jù)庫的原理如圖1所示。
2.2．研究方法
本課題采用以文獻資料法和比較研究法相結(jié)合，以文章的全面性，系統(tǒng)性，專業(yè)性為目標，讓讀者清楚的知道Web數(shù)據(jù)庫的含義，發(fā)展現(xiàn)狀，以及如何更好的保證Web數(shù)據(jù)庫的安全。
3．本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
本課題主要討論Web數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生與發(fā)展和存在的安全性問題，重點研究Web數(shù)據(jù)庫保護的具體方法。以縱向且全面的方式分析Web數(shù)據(jù)庫的安全問題。
主要涉及內(nèi)容：
1對身份認證的加密方法
2如何安全地設(shè)置Web和數(shù)據(jù)庫權(quán)限
3如何更好地對CGI應(yīng)用程序進行編程
Web瀏覽器
Web服務(wù)器
中間件
Web數(shù)據(jù)庫
圖2基于中間件技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫
論文研究內(nèi)容確定
安全解決方案的研究
研究工作總結(jié)，形成論文
Web數(shù)據(jù)庫安全性分析
文獻檢索
課題調(diào)研
4．完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、某類市場調(diào)研、計算機輔助設(shè)計條件等等)及解決的辦法
4.1．具備一定的實驗設(shè)備和實驗條件：
有專業(yè)知識作為基礎(chǔ)，有文獻資源豐富的網(wǎng)站，擁有自己的電腦及為實驗提供的機房，并有專業(yè)的老師進行輔導(dǎo)。
4.2．參考文獻：
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5．設(shè)計(論文)完成進度計劃
第1—3周：課題調(diào)研、資料收集，完成開題報告
第4—6周：結(jié)合課題開展畢業(yè)實習(xí)
第7—11周：實驗研究
第12—13周：完成論文初稿
第14—16周：完成論文終稿并答辯
6．指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師(簽字)：
年
月
日
7．教研室主任意見
教研室主任(簽字)：
系(簽章)
年
月
日
關(guān)鍵詞:實時數(shù)據(jù)庫;體系結(jié)構(gòu);實時數(shù)據(jù)模型
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)26-7437-02
隨著計算互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,信息資源的經(jīng)濟價值和社會價值越來越明顯,建設(shè)以數(shù)據(jù)庫為中心的信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng),對于提高企業(yè)的效益、提高工作效率具有重要意義。在這種背景下,實時數(shù)據(jù)庫成為近年來在數(shù)據(jù)庫技術(shù)全新發(fā)展過程中產(chǎn)生并蓬勃發(fā)展起來的數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的一個新分支,實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展,但目前在實時數(shù)據(jù)庫的研究文獻中還很少對數(shù)據(jù)建模問題進行專門研究,論文重點針對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在鐵路信號監(jiān)控中應(yīng)用進行研究,具有一定現(xiàn)實意義。
1 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在數(shù)據(jù)庫技術(shù)和實時技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的研究領(lǐng)域,與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有著本質(zhì)差別,實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來解決實時系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理問題,并不是在概念、結(jié)構(gòu)和方法上的簡單集成,設(shè)計實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要涉及如下關(guān)鍵技術(shù):
1.1 實時數(shù)據(jù)模型
實時數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域首先要研究解決的主要問題,具體包括:開發(fā)實時數(shù)據(jù)模型,設(shè)計允許用戶說明實時數(shù)據(jù)模型中所含的語義知識的和使用戶能以各種方式使用的實時數(shù)據(jù)定義和查詢語言、說明“復(fù)雜事務(wù)”的結(jié)構(gòu)及相互作用的實時事務(wù)執(zhí)行說明語言。通常的層次、網(wǎng)狀和關(guān)系模型都不能描述有關(guān)時間的信息,當前有兩種修改關(guān)系模型以進行實時查詢處理的方法:①使用“近似關(guān)系”集。為了查詢的及時評價,需要為各種關(guān)系定義其近似關(guān)系,再反復(fù)地修改近似關(guān)系以獲得更接近的結(jié)果和更好的查詢響應(yīng)。②使用關(guān)系的“片段網(wǎng)格”以改善查詢處理。
1.2 實時事務(wù)模型
在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中由于實時事務(wù)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、事務(wù)之間有多種交互,實時事務(wù)模型主要為滿足更加復(fù)雜的實時事務(wù)處理而設(shè)計,主要包括嵌套、分裂/合并、合作、通信等事務(wù)模型。在實時查詢/事務(wù)的接納管理方面,查詢/事務(wù)的性能依賴于可以使用的內(nèi)存量。當有足夠的內(nèi)存時,絕大多數(shù)查詢/事務(wù)就可簡單地一次性讀取它們操作的數(shù)據(jù),且直接產(chǎn)生所需結(jié)果。若給定較少的內(nèi)存,只要給定的量超過查詢/事務(wù)的最小內(nèi)存需求,大多數(shù)事務(wù)可以通過一定的數(shù)據(jù)I/O仍然可以運行。為了幫助事務(wù)獲得期望的性能級別與定時限制的滿足,實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要通過接納比其最少的內(nèi)存容納事務(wù)數(shù)更多的事務(wù)來提高并發(fā)度。
1.3 實時事務(wù)處理
主要是針對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中事務(wù)的定時限制,按照事務(wù)截止期控制實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中事務(wù)的執(zhí)行順序,確定實時事務(wù)的優(yōu)先級,并按照優(yōu)先級實現(xiàn)實時事務(wù)調(diào)度。在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,實時事務(wù)處理降低了傳統(tǒng)可串行化并發(fā)控制的嚴格程度,更加關(guān)注數(shù)據(jù)的實時性,因此,實時事務(wù)處理在并發(fā)控制方面“放松的可串行化”或“暫緩的可串行化”。
2 面向鐵路信號監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體方案
本論文結(jié)合實際應(yīng)用需求提出面向鐵路信號監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方案框架,它是適應(yīng)高技術(shù)條件下管理要求,設(shè)計實現(xiàn)集成、開放、模塊化的人機界面,與其它商用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比,系統(tǒng)在設(shè)計過程中忽略了一些不常用的次要功能,注重各功能的模塊化、標準化和開放性,突出了數(shù)據(jù)采集的實時性、顯示的直觀性、增強了數(shù)據(jù)分析能力和事務(wù)的處理能力,主要包括系統(tǒng)實現(xiàn)方案框架和實時數(shù)據(jù)模型總體設(shè)計思路。
2.1 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方案框架
面向鐵路信號監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的方案框架主要包括如下三部分,具體如下:
1) 實時數(shù)據(jù)管理系統(tǒng):運行于實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,主要功能是系統(tǒng)進程管理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)服務(wù)。這是整個系統(tǒng)的核心,要求它運行穩(wěn)定、功能強大、可處理不同類型的數(shù)據(jù)點,并能對歷史數(shù)據(jù)進行壓縮進而長久保存。
2) 設(shè)備數(shù)據(jù)接口:用于實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和指揮中心等數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)交換。這個設(shè)備數(shù)據(jù)接口要求是多功能、多層次、多服務(wù)對象的標準設(shè)備數(shù)據(jù)接口。它不但能和實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換,還要能給關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。
3) 實時數(shù)據(jù)上層應(yīng)用工具包用于實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)查詢和分析應(yīng)用程序。
2.2 實時數(shù)據(jù)模型總體設(shè)計框架
本論文的實時數(shù)據(jù)模型方案設(shè)計主要以劉云生等提出的實時數(shù)據(jù)模型方案為基礎(chǔ),結(jié)合本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能需求,在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)之上,把時間概念擴展進去,以滿足實時應(yīng)用的定時限制的要求。本系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)模型總體設(shè)計思路如下。
3 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型方案
針對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存貯、管理、查詢、分析、處理等關(guān)鍵功能,系統(tǒng)對“實時性”和“準確性”的要求非常嚴格,為此實時數(shù)據(jù)模型的操作應(yīng)該包括時間關(guān)系代數(shù)操作、數(shù)據(jù)的時間一致性限制、事件及事務(wù)的時間限制等關(guān)鍵因素。實時數(shù)據(jù)模型主要包括如下三個部分:一組對象及其結(jié)構(gòu)、一組操作和一組(關(guān)于對象與操作的)約束,其中的約束與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型相比更突出地包括時間限制,即:(1)定義實時數(shù)據(jù)對象及其結(jié)構(gòu)集合(RTDO);(2)定義施加于RTDO的一般數(shù)據(jù)操作和時間關(guān)系代數(shù)操作(RTOP);(3)定義對于RTDO和RTOP的完整性與一致性限制及實時限制(RTC)。
3.1 RTDO實時數(shù)據(jù)對象
實時數(shù)據(jù)對象包含如下三種類型:映像對象(IMO)、導(dǎo)出對象(DEO)和常量對象(COO)。映像對象是被實時寫入實時數(shù)據(jù)庫的RWO(現(xiàn)實世界中的對象)值的數(shù)據(jù)對象,即一個IMO就是一個RWO在特定時刻的映像。導(dǎo)出對象(DEO)是經(jīng)過事務(wù)的執(zhí)行,通過一組IMO和/或其他數(shù)據(jù)對象計算得到。常量對象(COO)可以看作實時數(shù)據(jù)庫的對象,也可以不是實時數(shù)據(jù)庫對象。如果是實時數(shù)據(jù)庫對象,COO可當作實時數(shù)據(jù)的特例,不隨時間而改變,時標為系統(tǒng)初建時刻(設(shè)為t0),有效期的上限為“當前”(tc)。
基于以上分析,從實時數(shù)據(jù)對象的角度設(shè)計實時數(shù)據(jù)庫Trss:設(shè)CYO(VO,ti)表示在時刻ti對現(xiàn)實世界中可變對象集合VO的采樣操作;F(CO)表示對現(xiàn)實世界中常量對象CO的一次性取值,VO和CO都是RWO的子集。DO表示一個數(shù)據(jù)對象的集合,它是實時數(shù)據(jù)庫Trss的子集;JSC(DO)表示對DO的計算操作;IMOn表示當前映像對象集,IMO1,IM02……IMOn-1表示數(shù)據(jù)庫的存儲映像對象集。
Trss={IMO, DEO, COO};
IMO={IMO1, IMO2,...IMOn};
IMOi=CYO(VO,ti), VO?哿RWO,(I=1,2,...n);
COO=F(CO),CO?哿RWO;
DEO=JSC(DO),DO?哿Trss
其中COO表示對時間不變的對象的集合,IMO表示映像對象的集合,DEO表示導(dǎo)出對象的集合。
3.2 RTOP時間關(guān)系代數(shù)操作
關(guān)系代數(shù)是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達方式,它是由關(guān)系的運算來表達查詢的。基于Trss系統(tǒng)的需求設(shè)定了選取、投影、差、并四種時間關(guān)系代數(shù)操作。
時間選取:為選取針對屬性和/或有效期指定的滿足條件F的數(shù)據(jù)對象。F可以是關(guān)于屬性值的傳統(tǒng)表達式,也可以是關(guān)于有效期VI的時間條件表達式,或兩者都包括。被選取的數(shù)據(jù)對象的值和有效期均不變。
時間投影:為選取由A指定的屬性值和/或有效期VI,構(gòu)成一個新的關(guān)系。若A中未指定VI則其結(jié)果對象均為常量對象,否則結(jié)果對象中具有相同值的對象可進行時間歸并。對有效期VI的投影等價于返回各對象O的有效期的函數(shù)VI(0)。
時間差:具有相同值但有效期不一定相同的對象。設(shè)R,S為兩個數(shù)據(jù)對象集,其時間差P=R-S定義為:對于R中的任一Xi,僅當S中有Xj使得xi=xj,且VI(xi)屬于VI(xj)時,xj不屬于P;否則xj屬于P,此時VI(xi)=VI(xi)-VI(xj)。
時間并:兩個具有相同值和不同有效期的數(shù)據(jù)對,還需要維護有不同有效期而有同樣值的IMO對象的完整性,在實際應(yīng)用過程中,主要通過引入“時間歸并”操作來實現(xiàn)。
3.3 RTC時間限制
數(shù)據(jù)的時間一致性:實時數(shù)據(jù)庫Trss是相應(yīng)現(xiàn)實世界的直接映像,Trss實時反映現(xiàn)實世界狀態(tài)的任何變化,并實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的實時表示。數(shù)據(jù)對象的時標足夠接近真實時間,使數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)能反應(yīng)現(xiàn)實世界的“當前”狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)對象的時間在當前時間的某個指定閾值范圍內(nèi),實時數(shù)據(jù)庫Trss中該對象與外部一致。
事件的時間限制:對于Trss系統(tǒng)中的各種實時應(yīng)用活動總是由一事件來觸發(fā)和標志,即每一活動有一與之相聯(lián)的事件,因此,施加于活動(事務(wù))的某些實時限制來自于事件的限制。實時事務(wù)由事件驅(qū)動,事務(wù)的定時限制有的則表現(xiàn)為相聯(lián)事件的限制。
4 結(jié)束語
論文提出了鐵路信號監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu),基于實時數(shù)據(jù)庫的功能需求提出了實時數(shù)據(jù)模型的設(shè)計思想,根據(jù)設(shè)計思想,對實時數(shù)據(jù)模型進行設(shè)計,體現(xiàn)出了實時數(shù)據(jù)模型不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的突出特點,在模型上加上了時間概念,包括數(shù)據(jù)的時標、事件的時間限制。
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