CN107704555B - 云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法 - Google Patents

Abstract

一种云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，包括如下步骤：a)搭建一个云计算平台。b)初始化管理节点A。c)将参与云计算的所有服务节点向管理节点A注册。d)在管理节点A上把得到的导航数据信息汇总合并后使用嵌入式数据库保存数据。e)数据存储节点D和服务提供节点S在接收到管理节点A下发的的导航数据信息后，利用本节点的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并开始提供服务。f)当云平台中的节点信息有变化时，管理节点A更新其内部的嵌入式数据库，能够适应云计算环境下复杂的软硬件设备和多种开发语言，不依赖特定的设备或软件，把数据放入内存执行，具有效率高、占用资源地、不影响正常业务执行等优点。

Description

云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法

技术领域

本发明涉及云计算领域，具体涉及一种云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法。

背景技术

目前主流的云计算节点导航数据信息存储的方式，还是通过传统的模式来实现，这些模式包括使用txt等文本文件格式进行存储、由应用程序架构通过XML格式文件存储、利用关系型数据库的数据表进行存储。

传统模式在新的云计算环境下，存在以下的问题：

1、使用TXT或者XML格式文件在操作系统中存储，容易被系统管理员直接看到文件的内容，并进行修改，而且文件的读写权限受到操作系统的目录权限的影响。容易被操作系统中的其他用户看到。且文本文件格式的操作，不支持回滚撤销误操作，不支持事物（Transaction）。

2、使用关系型数据库存储，虽然可以支持事物操作，能够回滚误操作，但由于其结构复杂性的特点，在执行效率方面，满足不了实时响应的需求。

因此如果需要针对业务的个性化要求，对云计算环境中的导航数据信息进行安全存储、快速检索查询、并支持修改或回退等操作，尤其是用户对执行效率、并发业务数量要求较高，并且需要提供对事物支持（Transaction）等特性时，就必须利用嵌入式数据库来实现要求。

目前主流的云计算平台和常规的工具，在安全性方面和对事物（Transaction）支持方面，常规文件存储做不到；而在效率方面，常规的关系型数据库管理系统满足不了用户对实时性响应的要求。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种兼容性强、执行效率高、安全系数高的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，包括如下步骤：

a) 搭建一个云计算平台，该云计算平台包括N个可以独立运行的服务节点，服务节点包括管理节点A、日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S，每个服务节点的代码中，包含有嵌入式数据库所需的数据引擎；

b)初始化管理节点A，初始化完成后，使管理节点A提供认证所需的Key文件和口令，管理节点A启动本节点内部的嵌入式数据库引擎，创建对应的数据库文件，等待接收数据；

c)将参与云计算的所有服务节点向管理节点A注册，注册时提供Key文件和口令作为认证依据，注册成功后，管理节点A利用其内部的嵌入式数据库存储上报的所有服务节点信息，节点信息包含日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S提供的服务接口、认证信息、参数调用方式的导航数据信息；

d)在管理节点A上把得到的导航数据信息汇总合并后使用嵌入式数据库保存数据，并通过网络接口，将数据下发给各个需要使用导航数据信息的服务节点中；

e)数据存储节点D和服务提供节点S在接收到管理节点A下发的的导航数据信息后，利用本节点的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并开始提供服务，在服务的过程中通过本节点的嵌入式数据库引擎，对导航数据信息进行查询；

f) 当云平台中的节点信息有变化时，管理节点A更新其内部的嵌入式数据库，并通过网络下发更新后的导航数据至数据存储节点D和服务提供节点S，数据存储节点D和服务提供节点S接收到更新数据后，分别使用其节点的嵌入式数据库引擎，更新数据信息。

进一步的，步骤a)中的数据引擎在Windows环境下以DLL文件的形式提供，在Linux或Aix或HP UX或BSD环境下以lib库文件的形式提供。

进一步的，步骤c)中管理节点A接收到所有服务节点注册请求后，进行校验审核，通过审核后从中提取出导航数据并调用嵌入式数据库引擎的接口，完成存储，管理节点A按照预设的事件，通过嵌入式数据库引擎接口，读取导航信息，并下发给指定的节点，各个节点接收到管理节点A下发的导航信息后，首先进行校验，校验无误后通过本节点的嵌入式数据库引擎完成数据的存储更新操作，当服务工作的过程中需要用到导航数据时，由各个节点通过本节点内的嵌入式数据库引擎，完成数据的查询，并把查询结果反馈给请求者。

进一步的，步骤b)中的初始化管理节点A的过程为：

b-1)启动管理节点A；

b-2）管理节点A启动成功后，初始化本地嵌入式数据库引擎并打开数据库文件，之后进入等待状态，等待数据存储节点D、服务提供节点S和日志节点L前来注册。

进一步的，步骤c)中向管理节点A注册的服务节点为数据存储节点D、服务提供节点S和日志节点L。

进一步的，管理节点A上在把得到的导航数据信息汇总合并后，管理节点A通过嵌入式数据库引擎，以本地的数据库文件为存储目标，对信息进行存储，并通过嵌入式数据库引擎，在需要的时候提取出导航信息来，发送到所有数据存储节点D和服务提供节点S中。

进一步的，上述步骤f)中服务提供节点S在接收到管理节点A下发的的导航数据信息后校验合法性，校验通过后通过本节点自身的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并完成后续的查询、删除和更新操作。

本发明的有益效果是：本发明的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法基于独立开源的嵌入式数据库引擎，可以在多个可以独立的服务节点上运行，能够适应云计算环境下复杂的软硬件设备和多种开发语言，不依赖特定的设备或软件，而现有技术都是依赖特定操作系统或者软件工具来实现，相比现有技术，本发明所述方法具有较强的兼容性。本方法根据嵌入式数据库引擎小巧高效的优势，并利用节点自身的计算资源，把数据放入内存执行，具有效率高、占用资源地、不影响正常业务执行等优点。而传统信息的存储对操作系统和软件都有要求，在存储的过程中，难免依赖操作系统或者特定数据库管理系统，所需时间长，产生的文件大，占用主机资源多，甚至会干扰到正常业务的应用。因此本方法具有执行效率高的特点。通过嵌入式数据库自定义的数据结构和算法，导航数据信息被保存在了独立的数据库文件中。这个数据库文件的格式内容是由嵌入式数据库引擎按照预设的数据结构和加密算法生成的，第三方破解的难度很大，脱离特定环境后很难重现数据包的内容，可以有效防范信息外泄；而传统方式，只要泄漏一个账号口令，无论是操作系统的管理员还是数据库管理员的账号口令，都会导致敏感数据被泄漏出去。因此本方法可以保护敏感数据。

附图说明

图1为本发明的节点气动嵌入式数据库引擎的过程；

图2为本发明的使用嵌入式数据库存取导航数据的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。

一种云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，包括如下步骤：

a) 搭建一个云计算平台，该云计算平台包括N个可以独立运行的服务节点，服务节点包括管理节点A、日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S，每个服务节点的代码中，包含有嵌入式数据库所需的数据引擎。

b)初始化管理节点A，初始化完成后，使管理节点A提供认证所需的Key文件和口令，管理节点A启动本节点内部的嵌入式数据库引擎，创建对应的数据库文件，等待接收数据。

c)将参与云计算的所有服务节点向管理节点A注册，注册时提供Key文件和口令作为认证依据，注册成功后，管理节点A利用其内部的嵌入式数据库存储上报的所有服务节点信息，节点信息包含日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S提供的服务接口、认证信息、参数调用方式的导航数据信息。得到这些信息，就可以有效定位服务的访问方式，因此这些信息被称为“导航数据”，也就是我们需要使用嵌入式数据库来保存的数据。

d)在管理节点A上把得到的导航数据信息汇总合并后使用嵌入式数据库保存数据，并通过网络接口，将数据下发给各个需要使用导航数据信息的服务节点中。

e)数据存储节点D和服务提供节点S在接收到管理节点A下发的的导航数据信息后，利用本节点的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并开始提供服务，在服务的过程中通过本节点的嵌入式数据库引擎，对导航数据信息进行查询。

f) 当云平台中的节点信息有变化时，管理节点A更新其内部的嵌入式数据库，并通过网络下发更新后的导航数据至数据存储节点D和服务提供节点S，数据存储节点D和服务提供节点S接收到更新数据后，分别使用其节点的嵌入式数据库引擎，更新数据信息。

本发明的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法基于独立开源的嵌入式数据库引擎，可以在多个可以独立的服务节点上运行，能够适应云计算环境下复杂的软硬件设备和多种开发语言，不依赖特定的设备或软件，而现有技术都是依赖特定操作系统或者软件工具来实现，相比现有技术，本发明所述方法具有较强的兼容性。本方法根据嵌入式数据库引擎小巧高效的优势，并利用节点自身的计算资源，把数据放入内存执行，具有效率高、占用资源地、不影响正常业务执行等优点。而传统信息的存储对操作系统和软件都有要求，在存储的过程中，难免依赖操作系统或者特定数据库管理系统，所需时间长，产生的文件大，占用主机资源多，甚至会干扰到正常业务的应用。因此本方法具有执行效率高的特点。通过嵌入式数据库自定义的数据结构和算法，导航数据信息被保存在了独立的数据库文件中。这个数据库文件的格式内容是由嵌入式数据库引擎按照预设的数据结构和加密算法生成的，第三方破解的难度很大，脱离特定环境后很难重现数据包的内容，可以有效防范信息外泄；而传统方式，只要泄漏一个账号口令，无论是操作系统的管理员还是数据库管理员的账号口令，都会导致敏感数据被泄漏出去。因此本方法可以保护敏感数据。

优选的，步骤a)中的数据引擎在Windows环境下以DLL文件的形式提供，在Linux或Aix或HP UX或BSD环境下以lib库文件的形式提供。

不同类型的服务节点在部署发布前，在各自节点的代码内，包含了嵌入式数据库引擎，并把嵌入式数据库引擎作为读写导航数据信息的接口。对事物的支持、加密、请求的并发支持等操作，均集成到嵌入式数据引擎内部，由引擎自动完成，无需服务节点干预。在云计算环境启动阶段，首先是管理节点A启动自己的嵌入式数据引擎，完成数据库的初始化，发布认证Key文件和口令，等待其他节点提交注册信息；各种不同类型的节点，启动时也是先完成自身嵌入式数据引擎的启动，完成数据库初始化，随后依据自己持有的Key文件和口令，向管理节点A发出注册请求，步骤c)中管理节点A接收到所有服务节点注册请求后，进行校验审核，通过审核后从中提取出导航数据并调用嵌入式数据库引擎的接口，完成存储，管理节点A按照预设的事件，通过嵌入式数据库引擎接口，读取导航信息，并下发给指定的节点，各个节点接收到管理节点A下发的导航信息后，首先进行校验，校验无误后通过本节点的嵌入式数据库引擎完成数据的存储更新操作，当服务工作的过程中需要用到导航数据时，由各个节点通过本节点内的嵌入式数据库引擎，完成数据的查询，并把查询结果反馈给请求者。

优选的，步骤b)中的初始化管理节点A的过程为：b-1)启动管理节点A；b-2）管理节点A启动成功后，初始化本地嵌入式数据库引擎并打开数据库文件，之后进入等待状态，等待数据存储节点D、服务提供节点S和日志节点L前来注册。所谓嵌入式数据库引擎，是由于其独特的运行模式。这种数据库引擎是嵌入到应用程序进程中，消除了与客户机服务器配置相关的开销。因此在运行时，它们需要较少的内存。其速度更快，效果更理想。所谓“导航数据信息”，是指服务节点在提供服务的时候，对外公开的服务接口、认证信息、参数调用方式等一系列数据信息。得到这些信息，就可以有效定位服务的访问方式，因此这些信息被称为“导航数据”。

进一步的，步骤c)中向管理节点A注册的服务节点为数据存储节点D、服务提供节点S和日志节点L。各个类型服务节点上报的，是节点自己提供服务时，需要发布出来的服务导航信息。这些信息被管理节点A使用嵌入式数据库进行存储。并在需要的时候进行查询和发布。

优选的，管理节点A上在把得到的导航数据信息汇总合并后，管理节点A通过嵌入式数据库引擎，以本地的数据库文件为存储目标，对信息进行存储，并通过嵌入式数据库引擎，在需要的时候提取出导航信息来，发送到所有数据存储节点D和服务提供节点S中。

优选的，上述步骤f)中服务提供节点S在接收到管理节点A下发的的导航数据信息后校验合法性，校验通过后通过本节点自身的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并完成后续的查询、删除和更新操作。

下面通过一个具体的实例对本发明的对数据导航信息进行AES加密存储的方法作出进一步说明：

实施该方法前，首先进行软硬件环境准备，包括：

设备：三台服务器，交换机

操作系统：Server2008或者Linux都可

软件：MySQL5.1以上版本 、Tomcat6以上版本、Java1.7以上版本

技术准备：WebService WSDL通信协议、SpringMVC Web框架

具体实施步骤为：

第一步：搭建一个云计算平台，在三台服务器上完成软件安装，然后在每台服务器上创建三个服务节点，一共9个服务节点。其中包括：管理节点A，数据存储节点D1、D2、D3、D4、D5，服务提供节点S1、S2以及日志节点L1。首先启动管理节点，然后启动数据存储节点、服务提供节点、日志节点。

服务节点可以理解为一个服务器上的一组服务进程，这一组服务进程可以互相配合，完成云计算所需的服务请求。每一个服务节点都有自己的属性，节点属性是指服务节点上这一组服务进程能够提供的功能。每个服务节点有自己基本的节点属性，并提供基本的服务通讯接口（例如节点登录、节点身份验证等）。此外，每个节点根据预设的功能不同，提供额外的服务。节点根据属性（即提供的服务）的不同，分为几大类：

管理节点A：负责管理整个云计算架构中，所有服务节点；负责节点的安全认证和信息的发布；

日志节点L：负责记录各个节点的操作日志信息；

数据存储节点D：负责按照预设值，存储提交的数据信息。并把操作日志信息发送给日志节点L进行保存。

服务提供节点S：负责响应用户发送的各类请求，并进行分析汇总，把分析拆分后的信息，发送给各个数据存储节点D，并接收、汇总数据存储节点D的应答信息。

第二步：初始化管理节点A

1、管理节点A启动

管理节点A启动成功后，首先启动嵌入式数据库引擎，对本地数据库文件进行读取、校验，确认无误后加载并打开数据库文件。然后查询本地数据库获取本服务节点配置信息放入内存。配置信息如下表所示，其包含：

序号	内容	类型	示例
				1	服务注册码	String	IP141-SERVER-KEY
2	服务访问地址	String	http://192.168.1.100:8080/Manager/webservices，支持Https
				3	服务访问用户名	String	Admin
4	服务访问密码	String	123(支持MD5等多种方式加密)
				5	服务节点类型	String	A:管理节点
6	服务节点版本	String	1.0

配置信息获取成功后，进入等待状态，等待数据存储服务节点、服务节点和日志节点前来注册。

第三步：初始化云服务平台中其他节点，并向管理节点Ａ注册

1、数据存储节点D启动

节点启动成功后，首先启动嵌入式数据库引擎，对本地数据库文件进行读取、校验，确认无误后加载并打开数据库文件。查询本地数据库获取本服务节点配置信息放入内存。配置信息如下表所示，其包含：

配置信息获取成功后，向管理服务节点注册操作，此时提供管理节点A提供的服务注册码和服务访问密码，向管理节点A发出注册请求，管理节点A接收到注册请求后，进行验证，验证通过后把数据存储节点D的信息保存到本地嵌入式数据库中，此时在A的管理控制平台上，就可以看到新增了一个数据存储节点Ｄ。同时A会反馈给D一个注册成功的消息。

2、服务提供类节点S启动

节点启动成功后，首先启动嵌入式数据库引擎，对本地数据库文件进行读取、校验，确认无误后加载并打开数据库文件。查询本地数据库获取本服务节点配置信息放入内存。配置信息如下表所示，其包含：

序号	内容	类型	示例
				1	服务注册码	String	IP143-SERVER-KEY
2	服务访问地址	String	http://192.168.1.102:8080/Manager/webservices支持Https
				3	服务访问用户名	String	Admin
4	服务访问密码	String	123(支持MD5等多种方式加密)
				5	服务节点类型	String	S:服务节点
6	服务节点版本	String	1.0
				7	管理服务节点访问地址	String	http://192.168.1.100:8080/Manager/webservices
8	管理服务节点访问用户	String	Admin
				9	管理服务节点访问密码	String	123

配置信息获取成功后，向管理服务节点注册操作，此时提供管理节点A提供的服务注册码和服务访问密码，向管理节点A发出注册请求，A接收到注册请求后，进行验证，验证通过后把服务提供节点S的信息保存到自身嵌入式数据库中。同时A会反馈给S一个注册成功的消息，并且在A的管理控制平台上，可以看到新增了一个服务提供节点Ｓ。

3、日志节点L启动

节点启动成功后 ，首先启动嵌入式数据库引擎，对本地数据库文件进行读取、校验，确认无误后加载并打开数据库文件。查询本地数据库获取本服务节点配置信息放入内存。配置信息如下表所示，其包含：

配置信息获取成功后，向管理服务节点注册操作，此时提供管理节点A提供的服务注册码和服务访问密码，向管理节点A发出注册请求，A接收到注册请求后，进行验证，验证通过后把日志节点L的信息保存到本地嵌入式数据库中。此时在A的管理控制平台上，就可以看到新增了一个日志节点L。同时，A会反馈给L一个注册成功的消息。

第四步：管理节点A读取嵌入式数据库，下发保存的导航数据信息

管理节点A收集其他节点信息，接收完成节点的注册操作后，管理节点A给对应的各种服务节点会下发导航数据信息。此时管理节点A通过嵌入式数据库引擎，把导航数据信息读取到内存缓冲区，并推送给对应下级节点。

举例说明管理节点的画面中服务访问规则设定功能如下：

数据存储内容如下表所示：

序号	说明	长度
			1	用户账户	32
2	用户姓名	10
			3	性别	2
4	身份证号码	18
			5	联系方式	32
6	家庭地址	128

管理服务节点设置数据存储规则如下表所示：

序号	说明	存储节点
			1	用户账户	数据存储节点D1
2	用户姓名	数据存储节点D1
			3	性别	数据存储节点D2
4	身份证号码	数据存储节点D2
			5	联系方式	数据存储节点D3
6	家庭地址	数据存储节点D3

服务节点S在接收到管理节点A下发的导航数据信息后，通过校验算法，进行校验。校验失败的话，会反馈给A一个异常消息；解密校验成功后，保存A下发的导航数据信息。对于数据存储节点D，日志节点L，流程也是一样的。如图1为节点启动嵌入式数据库引擎的过程、图2为使用嵌入式数据库存取导航数据的流程图。

通过以上的方式，可以有效完成“云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储”，保证导航数据信息快速、高效、安全稳定的保存到各个服务节点内，并在需要的时候，可以及时准确地提取出来，并在一定程度上起到保护数据安全，防范数据泄露的功用。

Claims (6)

1.一种云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a) 搭建一个云计算平台，该云计算平台包括N个可以独立运行的服务节点，服务节点包括管理节点A、日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S，每个服务节点的代码中，包含有嵌入式数据库所需的数据引擎；

b)初始化管理节点A，初始化完成后，使管理节点A提供认证所需的Key文件和口令，管理节点A启动本节点内部的嵌入式数据库引擎，创建对应的数据库文件，等待接收数据；

c)将参与云计算的所有服务节点向管理节点A注册，注册时提供Key文件和口令作为认证依据，注册成功后，管理节点A利用其内部的嵌入式数据库存储上报的所有服务节点信息，节点信息包含日志节点L、数据存储节点D和服务提供节点S提供的包括服务接口、认证信息、参数调用方式的导航数据信息；

d)在管理节点A上把得到的导航数据信息汇总合并后使用嵌入式数据库保存数据，并通过网络接口，将数据下发给各个需要使用导航数据信息的服务节点中；

e)数据存储节点D和服务提供节点S在接收到管理节点A下发的导航数据信息后，利用本节点的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并开始提供服务，在服务的过程中通过本节点的嵌入式数据库引擎，对导航数据信息进行查询；

f) 当云平台中的节点信息有变化时，管理节点A更新其内部的嵌入式数据库，并通过网络下发更新后的导航数据至数据存储节点D和服务提供节点S，数据存储节点D和服务提供节点S接收到更新数据后，分别使用其节点的嵌入式数据库引擎，更新数据信息。

2.根据权利要求1所述的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于：步骤a)中的数据引擎在Windows环境下以DLL文件的形式提供，在Linux或Aix或HP UX或BSD环境下以lib库文件的形式提供。

3.根据权利要求1所述的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于：步骤c)中管理节点A接收到所有服务节点注册请求后，进行校验审核，通过审核后从中提取出导航数据并调用嵌入式数据库引擎的接口，完成存储，管理节点A按照预设的事件，通过嵌入式数据库引擎接口，读取导航信息，并下发给指定的节点，各个节点接收到管理节点A下发的导航信息后，首先进行校验，校验无误后通过本节点的嵌入式数据库引擎完成数据的存储更新操作，当服务工作的过程中需要用到导航数据时，由各个节点通过本节点内的嵌入式数据库引擎，完成数据的查询，并把查询结果反馈给请求者。

4.根据权利要求1所述的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于，步骤b)中的初始化管理节点A的过程为：

b-1)启动管理节点A；

b-2）管理节点A启动成功后，初始化本地嵌入式数据库引擎并打开数据库文件，之后进入等待状态，等待数据存储节点D、服务提供节点S和日志节点L前来注册。

5.根据权利要求1所述的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于：管理节点A上在把得到的导航数据信息汇总合并后，管理节点A通过嵌入式数据库引擎，以本地的数据库文件为存储目标，对信息进行存储，并通过嵌入式数据库引擎，在需要的时候提取出导航信息来，发送到所有数据存储节点D和服务提供节点S中。

6.根据权利要求1所述的云计算环境下对导航数据使用嵌入式数据库存储的方法，其特征在于：所述步骤f)中服务提供节点S在接收到管理节点A下发的导航数据信息后校验合法性，校验通过后通过本节点自身的嵌入式数据库引擎，对数据进行存储，并完成后续的查询、删除和更新操作。