CN107077459A

CN107077459A - 具有通信接口的设备和用于控制数据库访问的方法

Info

Publication number: CN107077459A
Application number: CN201580051086.3A
Authority: CN
Inventors: S.克比施; D.佩因特纳
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2035-08-12
Also published as: EP3158462B1; US11144710B2; WO2016045863A1; EP3158462A1; DE102014219090A1; CN107077459B; US20180330111A1

Abstract

本发明涉及被设立用于在设备内部处理文本格式的数据的设备，所述设备拥有被设立用于交换二进制数据、尤其EXI数据的通信接口，并且设置用于相互地将二进制数据转化成文本格式数据的编码器，其中所述编码器被设立用于使资源名称与相应的标识号码相关联。所述关联经由编码器管理的资源表管理，在所述资源表中相应的标识号码与文本形式的相应的资源名称相关联。此外，所述设备以本领域通常的方式拥有至少一个设备内部数据库，其用于存储资源和其彼此间的关系。按照本发明设置数据库访问控制单元，所述数据库访问控制单元不仅能够访问数据库，而且能够访问资源表。通过资源表的集中化，以有利的方式避免资源名称的冗余存储。另一按照本发明的措施规定，配置数据库访问控制单元，使得根据相关联的标识号码而不是根据资源名称参照要存储的资源。相比于在现有技术中已知的措施，本发明导致关于EXI数据流的创建更快速的反应时间。

Description

具有通信接口的设备和用于控制数据库访问的方法

技术领域

本发明涉及具有通信接口的设备以及用于控制数据库访问的方法。

背景技术

在现有技术中，已知用于指定数据格式的描述语言和为了处理数据所需要的方法。已知的描述语言是»可扩展标记语言（Extensible Markup Language）«（缩写为XML），其中利用所述可扩展标记语言以文本形式或以纯文本（Plain Text）描述分等级地结构化的数据。使用描述语言XML用于平台独立地在计算机系统之间交换数据。由于XML的文本性质，所述XML不仅可以由机器读取而且可以由人读取。

经常需要在计算机系统之间的快速数据交换，所述数据交换不能利用文本描述语言、例如XML实现。因此，已经建议了XML的二进制表示。称作»高效XML交换（Efficient XMLInterchange）«（缩写为EXI）的、XML的二进制表示与基于文本的XML数据相比可以更快速地被处理，并且当在计算机系统之间交换数据时需要较小的传输带宽。EXI的应用此外不仅仅限制于XML的二进制表示，EXI可以被用作交换格式用于传送任意半结构化数据。

在使用具有有限的存储空间供应和计算效率供应的微控制器的情况下，交换格式EXI在使用于基于XML的应用中时尤其显示优点。基于微控制器工作的设备、例如在生产线中或在车辆中的智能传感器通常被设立用于在设备内部处理基于文本的XML格式的数据，然而通常基于二进制数据、尤其按照EXI规格的二进制数据经由相应的通信接口彼此交换这些数据。

除了更压缩的二进制数据传输外，XML格式也提供以下优点：在作为字符串第一次传输之后从此以后利用紧凑的标识号码参照（referenzieren）基于文本的资源名称，并且在进一步传输时使用标识号码而不是使用基于文本的资源名称来表示资源。为此，在传输的双方设置资源表或»EXI字符串表（EXI String Tables）«的维护。这能够实现所谓EXI流或EXI数据流在传输伙伴的两个通信接口之间更加紧凑的传输。

通常基于请求从通信伙伴的数据库中提取利用EXI要传输的数据。随后，在存储区域中动态地产生EXI数据流。在所述产生的过程中，逐个地对所存储的数据应用更新，例如通过添加或删除数据。如此更新的数据然后由编码器或EXI处理器转换成EXI数据流，紧接着所述EXI数据流经由通信接口被传输给通信伙伴。

只有在产生EXI数据流的过程中，发送方侧的资源表或»EXI字符串表«才由编码器构建。在询问过程中EXI数据流和资源表的这种特定（ad hoc）产生以不利的方式要求提高的存储空间需求和计算效率需求。

此外，用于产生EXI数据流的当前方法具有以下缺点，即多个资源名称以文本形式不仅存储在资源表中而且存储在数据库中，其中这种冗余的存储空间占用尤其在使用具有限的存储空间供应和计算效率供应的微控制器的情况下是不利的，对于所述微控制器应当通过使用交换格式EXI自身实现存储空间需求的节省。

发明内容

本发明面临提供以下装置（Mittel）的任务，通过所述装置，在设备中可以实现目前为了产生和交换二进制数据所需要的存储空间需求和计算效率需求的减少，其中所述设备被设立用于在设备内部处理文本格式的数据，所述设备拥有被设立用于交换二进制数据的通信接口。

基于按照权利要求1的前序部分所述的设备，通过其特征部分的特征解决所述任务。

在被设立用于在设备内部处理文本格式的数据的设备中，其中所述设备拥有被设立用于交换二进制数据的通信接口，以本领域通常的方式设置用于相互地将二进制数据转化成文本格式数据的编码器，其中所述编码器被设立用于使资源名称与相应的标识号码相关联。所述关联经由由编码器管理的资源表管理，在所述资源表中相应的标识号码与文本形式的相应的资源名称相关联。此外，设备以本领域通常的方式拥有至少一个设备内部数据库，其用于存储资源和其彼此间的关系。

按照本发明设置数据库访问控制单元，所述数据库访问控制单元不仅能够访问数据库，而且能够访问资源表。通过资源表的集中化，以有利的方式避免资源名称的冗余存储。

另一按照本发明的措施规定，配置数据库访问控制单元，使得根据相关联的标识号码而不是根据资源名称来参照要存储的资源。

所述有利的措施与资源表的集中化共同作用地保证：在数据库中仅须存储相应的标识号码用于参照资源。标识号码例如以数据格式整数被维持，相比于作为字符串要维持的资源名称，所述标识号码需要小得多的存储需求。因此，按照本发明排除资源名称不仅在数据库中而且在资源表中不利的冗余存储。

本发明的另一优点在于，用于以语法分析（Parse）方法或者以字符串比较方法（String-Comparison-Verfahren）比较资源名称的计算耗费降低。因此，二进制数据的创建和从对询问的应答时间在应用按照本发明的措施情况下显著地降低。

除此之外，在从前冗余的数据管理的情况下所需要的、用于执行字符串比较方法的计算耗费（Rechenaufwand）降低，所述计算耗费从前不仅在用于搜寻数据库的数据库访问控制单元之前（vor）、而且从用于搜寻资源表的编码器侧是需要的。

本发明基于以下考虑：在数据库中管理的数据已经（schon）尽可能匹配于EXI约定，也即以近EXI的（EXI-nahen）形式来存储，以便可以一方面使用EXI的优点，并且另一方面可以良好地对更新操作和删除操作作出反应。

此外，通过具有专利权利要求10的特征的方法解决所述任务。

根据用于控制数据库访问的按照本发明的方法，在被设立用于在设备内部处理文本格式的数据的设备中设置以下步骤，其中所述设备具有被设立用于交换二进制数据、尤其按照EXI规格的二进制数据的通信接口：

-接受用于在设备内部数据库中存储资源的请求，其中所述请求根据文本格式的资源名称表征资源；

-从至少部分地与编码器相关联的资源表中提取与要存储的资源相关联的标识号码；和

-根据相关联的标识号码而不是根据资源名称来存储资源。

此外，通过具有专利权利要求12的特征的计算机程序产品解决所述任务。计算机程序在处理器中被执行，所述处理器利用所述执行来实施所述方法。

本发明的其他扩展方案是从属专利权利要求的主题。

按照本发明的一个扩展方案规定，在写访问请求的情况下，提取与写访问请求相关联的资源名称，在资源表中标识与资源名称相关联的标识号码，并且将所述相关联的标识号码存储在用于要存储的资源的、在数据库中设置的字段（Feld）中。本发明的该扩展方案以有利的方式保证以上面描述的方式将语法分析操作或字符串比较操作的数量减少到1，其中在进一步的进程中作为对资源的参照来对待标识号码。

按照本发明的一种扩展方案规定，对于在资源表中不能标识的资源名称的情况下，在资源表中存放新的项（Eintrag），通过所述项，作为新的资源名称记入不能标识的（nicht zu identifizierend）资源名称，并且使该新的资源名称与新的标识号码相关联。本发明的该扩展方案保证编码器的附加的负荷减轻，所述编码器已经在关于资源询问之前被减轻以下方面的负荷：在生成EXI数据流的时刻在资源表中存放新的项。

按照本发明的一种扩展方案规定，在读访问时从数据库中提取与要读取的资源相关联的标识号码，并且转交给编码器。所述措施保证，在询问的过程中所需要的读访问已经可以使用对于编码器有利的标识号码。因此以有利的方式使编码器免除其迄今必要的任务：在生成EXI数据流的时刻在应用计算密集的语法分析操作或字符串比较操作的情况下从资源表中提取所述标识号码。

按照本发明的一种扩展方案规定，资源和其关系包括至少一个主语、至少一个谓语和至少一个宾语。

所述措施按照有利的»资源描述框架（Resource Description Framework）«在进一步有利地使用被构成为三元组存储的数据库的情况下来保证数据管理。

按照本发明的一种扩展方案规定，在数据库中作为具有数据类型的描述的数据值存储资源、尤其宾语，其中所述资源包含数据值，而不是包含资源名称。如果资源的值不是文本数据、也即例如是整数、浮点数或Float、Boolean等数据类型的，那么所述»类型感知（type-aware）«通过标准化的EXI类型编码格式被编码。所述措施允许通过编码器更快地和更存储高效地处理要包括到EXI数据流中的资源。

附图说明

随后根据附图进一步阐述本发明的其他实施例和优点。在此，该图示出设备的功能单元的示意图，所述功能单元经由通信接口参与数据存储和数据交换。

该图以非穷尽的（nicht abschließender）方式示出设备的功能单元，在所述功能单元中有第一和第二设备内部数据库TS1、TS2、数据库访问控制单元CTR、资源表RSC、编码器ECD以及通信接口IF。

此外，在按照该图的实施例中，设置资源表RSC，所述资源表RSC经由数据库访问控制单元CTR以及经由编码器ECD被读出或描述。在可替代的实施方式中，也可以设置多个资源表，就这方面来说所述资源表不仅由数据库访问控制单元CTR之一管理而且由编码器ECD管理。相比于现有技术更核心的作用、也即不仅从数据库访问控制单元CTR侧而且从编码器ECD侧对所述资源表的访问是按照本发明的核心方面之一。在现有技术中，仅仅设置了从编码器ECD侧对资源表RSC的管理。

按照该图的实施例示范性地设置两个数据库TS1、TS2，所述数据库经由共同的数据库访问控制单元CTR被读出或写入。在可替代的实施方式中，任意数量的数据库被管理，其中数据库的管理可替代地也可以通过单独地（alleine）与相应数据库相关联的数据库访问控制单元进行。

经由通信接口IF要传输的数据由数据库访问控制单元CTR基于设备外部的或设备内部的请求从数据库TS1、TS2中提取，并且被转交给编码器ECD，所述编码器ECD产生二进制数据流或者EXI数据流，并且输出给通信接口IF。

按照本发明，就这方面而言更集中化的一个数据库访问控制单元CTR被设置有不仅对数据库TS1、TS2而且对资源表RSC的访问。通过对资源表RSC进行集中化（Zentralisierung），以有利的方式避免资源名称的冗余存储。

此外，数据库访问控制单元CTR被配置，使得根据相关联的标识号码而不是根据资源名称参照要存储的资源。该有利的措施与资源表RSC的集中化共同作用地保证：在数据库中仅须存储相应的标识号码用于参照资源。标识号码例如以数据格式整数（Integer）被维持，所述标识号码与作为字符串要维持的资源名称相比需要小得多的存储需求。资源名称不仅在数据库TS1、TS2中而且在资源表RSC中不利的冗余存储因此被排除。

随后示出示例性的资源表RSC。资源表RSC利用标识号码（在表格中：ID）参照文本形式的相应资源名称（在表格中：CH代表»字母（Charakter）«）：

。

在此，资源名称a、b、c、d、e代表例如»温度传感器«或»具有…开氏度数的测量温度值（measures temperature value with a Kelvin Degree of）«形式的任意字符串。

数据库TS1、TS2存储资源和其彼此间的关系。所存储的数据的组织基于名为»资源描述框架（Resource Description Framework）«或RDF的已知数据模型。数据模型RDF具有形式语义学（formale Semantik），所述形式语义学基于有向图。RDF中的数据是关于资源的陈述。所述陈述被建模为三元组（Tripel）。三元组的集合构成图形。三元组是基本陈述，所述基本陈述由主语、谓语和宾语组成。为了在数据库和数据结构中存储RDF三元组，已知以下方案，所述方案在学术界也被称作三元组存储（Triplestore）。三元组存储的组织不同于传统的数据库方案，因为三元组在传统的数据库、例如关系表中的保存（Ablegen）对于许多询问不够高效。在装备有具有有限的存储空间供应和计算效率供应的微控制器的设备中，所述三元组存储通常也被称作μRDF。

随后示出在构成为三元组存储的数据库TS1、TS2中的示例性数据记录。数据记录或三元组由主语（在表格中S列）、谓语（在表格中P列）和宾语（在表格中O列）组成：

S	P	O（TA）
			1	2	3（string）
1	2	4（string）
			1	5	22.3（float）
6	5	2.4（float）
			6	2	7（string）

资源名称现在不仅仅（如在现有技术中常见的那样）以文本形式被保存，而是以按照上面示出的资源表与资源名称相关联的标识号码的形式被保存。

根据上面的数据记录可以看出，不是所有的资源与作为对所属的资源描述的参照的标识号码相关联。包含数据值而不是包含资源名称的资源、尤其宾语在上面的表格中可替代地作为具有数据类型的描述的数据值来存储。数据类型、例如整数、浮点数或Float、Boolean（布尔型）等在上述的实施方式中与宾语一起被说明（在表格中»TA«或»类型感知（type-aware）«）。

然而如果数据类型被定义为字符串»string«，那么由数据类型表征的资源仍然对应于按照上面示出的资源表与资源名称相关联的标识号码。

在上面的表格中，以O列的项的顺序记入以下宾语：

3（string），也即具有标识号码»3«的可从资源表提取的字符串，

4（string），也即具有标识号码»4«的可从资源表提取的字符串，

22.3（float），也即具有值22.3的浮点数，

2.4（float），也即具有值2.4的浮点数，以及

7（string），也即具有标识号码»7«的可从资源表提取的字符串。

如果资源的值不是文本数据，也即例如是整数、浮点数或Float、Boolean等数据类型的，那么所述»类型感知（type-aware）«通过标准化的EXI类型编码格式（type-encoding-Format）被编码。所述措施允许通过编码器更快地和更存储高效地处理要包括到EXI数据流中的资源。

示例性的三元组（参见第三行）作为主语具有以下字符串，所述字符串对应于具有标识号码1的要按照资源表关联的字符串，因此对应于示范性的资源描述a。数据记录作为谓语具有以下字符串，所述字符串对应于具有标识号码5的要按照资源表关联的字符串，因此对应于示范性的资源描述e。数据记录作为宾语具有具有值22.3的浮点数。所述宾语因此在不涉及资源表的情况下被确定。

新要收入到数据库中的资源利用资源表中的相关联的标识号码和已经存在的资源描述来核对（abgeglichen），以便避免资源描述的多次记入。如果在资源表中还不存在新要收入的资源描述，那么所述资源描述以新的标识号码被记入资源表中。

在使用所述措施的情况下，通过编码器ECD对二进制数据要进行的编码变得明显简单，因为用作对资源描述或资源的参考（Verweise）的所有有效的标识号码不必特定地通过编码器产生，而是已经存在于每个单独的数据记录中。这允许快得多的二进制数据编码方法。

按照本发明设置»集中«资源表以便不仅从数据库访问控制单元CTR侧而且由编码器ECD共同访问不禁止（如上面阐述的那样）设置多个资源表。在较大数量的资源名称的情况下例如表明有利的是，在第一资源表中记入属性或元素的值，然而在第二资源表中记入属性名或元素名。然而所述分布式储存不与所建议的原理、即通过明确的标识号码参照资源相矛盾。

本发明概括地涉及被设立用于在设备内部处理文本格式的数据的设备，所述设备拥有被设立用于交换二进制数据、尤其EXI数据的通信接口，并且设置用于相互地将二进制数据转化成文本格式数据的编码器，其中所述编码器被设立用于使资源名称与相应的标识号码相关联。所述关联经由由编码器管理的资源表管理，在所述资源表中，相应的标识号码与文本形式的相应的资源名称相关联。此外，所述设备以本领域通常的方式拥有至少一个设备内部数据库，其用于存储资源和其彼此间的关系。按照本发明设置数据库访问控制单元，所述数据库访问控制单元不仅能够访问数据库、而且能够访问资源表。通过资源表的集中化，以有利的方式避免资源名称的冗余存储。另一按照本发明的措施规定，配置数据库访问控制单元，使得根据相关联的标识号码而不是根据资源名称来参照要存储的资源。

相比于在现有技术中已知的措施，本发明导致关于EXI数据流的创建更快速的反应时间。通过按照本发明对实际交换格式EXI的表示的强烈接近，实现数据的高效表示和处置（Handhabung）。资源描述的集中化管理导致有利地避免冗余并且因此导致显著减少的存储空间需求。

Claims

1.具有通信接口（IF）的设备，所述设备被设立用于在设备内部处理文本格式的数据，所述通信接口（IF）被设立用于交换二进制数据、尤其按照EXI规格的二进制数据，所述设备包括：

-编码器（ECD），用于相互地将所述二进制数据转化成文本格式数据，其中所述编码器（ECD）被设立用于使资源名称与相应的标识号码相关联；

-与所述编码器（ECD）相关联的资源表（RSC），用于使相应的资源名称与相应的标识号码相关联；

-至少一个设备内部数据库（TS1、TS2），用于存储资源和所述资源的关系；

其特征在于：

-至少一个数据库访问控制单元（CTR），其具有对至少一个数据库（TS1、TS2）的访问以及对所述资源表（RSC）的访问，所述数据库访问控制单元（CTR）被设立用于存储与所述要存储的资源相关联的标识号码而不是所述资源名称。

2.按照专利权利要求1所述的设备，其特征在于，所述数据库访问控制单元（CTR）被设立用于，在写访问请求的情况下提取与所述写访问请求相关联的资源名称，在所述资源表（RSC）中标识与所述资源名称相关联的标识号码，并且将所述相关联的标识号码存储在用于所述要存储的资源的、在所述数据库（TS1、TS1）中设置的字段中。

3.按照专利权利要求2所述的设备，其特征在于，所述数据库访问控制单元（CTR）被设立用于，对于在所述资源表（RSC）中不能标识的资源名称的情况，在所述资源表（RSC）中存放新的项，通过所述项，作为新的资源名称记入所述不能标识的资源名称，并且使所述新的资源名称与新的标识号码相关联。

4.按照上述专利权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述数据库访问控制单元（CRT）被设立用于，在读访问的情况下，从所述数据库（TS1、TS2）中提取与所述要读取的资源相关联的所述标识号码，并且转交给所述编码器（ECD）。

5.按照上述专利权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述文本格式以XML格式来配置。

6.按照上述专利权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述资源和所述资源的关系包括至少一个主语、至少一个谓语和至少一个宾语。

7.按照上述专利权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述数据库（TS1、TS2）是三元组存储。

8.按照上述专利权利要求之一所述的设备，其特征在于数据库（TS1、TS2），其中在所述数据库（TS1、TS2）中作为具有数据类型的描述的数据值存储资源、尤其宾语，所述资源包含数据值而不是包含资源名称。

9.按照专利权利要求8所述的设备，其特征在于，所述数据类型的所述描述以EXI类型编码格式进行。

10.用于控制数据库访问的方法，在被设立用于在设备内部处理文本格式的数据的设备中，其中所述设备具有被设立用于交换二进制数据、尤其按照EXI规格的二进制数据的通信接口（IF），包括以下步骤：

-接受用于在设备内部数据库（TS1、TS2）中存储资源的请求，其中所述请求根据文本格式的资源名称表征所述资源；

-从至少部分地与编码器（ECD）相关联的资源表（RSC）中提取与所述要存储的资源相关联的标识号码；和

-根据所述相关联的标识号码而不是根据所述资源名称来存储所述资源。

11.按照专利权利要求10所述的方法，其特征在于，在接受请求时，具有所述数据类型的描述的数据值被存储在所述数据库（TS1、TS2）中，其中所述描述尤其以EXI类型编码格式方式，其中在所述请求情况下所述资源包含所述数据值而不是包含资源名称。

12.计算机程序产品，具有用于在使所述计算机程序产品在数据库访问控制单元（CTR）处实施时，执行按照上述专利权利要求10和11之一所述的方法的装置。