CN107977369B - 便于移植的嵌入式数据库管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便于移植的嵌入式数据库管理系统，属于嵌入式计算技术领域。本发明将嵌入式数据库管理系统划分为平台适配层和数据库数据处理层两部分，将操作系统相关模块与数据库内部处理逻辑模块隔离开来。平台适配层向下屏蔽了各嵌入式操作系统间的差异，数据库数据处理层向上提供统一的对外接口。采用本发明后，嵌入式数据库管理系统在移植时，嵌入式数据库开发人员只需关注平台适配层，依据目标嵌入式操作系统的特点实现平台适配层API，而嵌入式数据库应用程序可直接使用或仅进行少量修改即可使用。大大提高了嵌入式数据库管理系统移植的便利性，有效的降低了嵌入式数据库管理系统移植的复杂度，提高了嵌入式数据库应用软件开发的效率。
Description
技术领域
本发明涉及嵌入式计算技术领域，具体涉及一种便于移植的嵌入式数据库管理系统。
背景技术
嵌入式数据库管理系统是可以独立运行于嵌入式系统中的数据库管理系统，是位于用户和嵌入式操作系统之间的数据管理软件，它支持移动计算或某种特定模式的计算。通常与嵌入式操作系统和嵌入式应用程序集成在一起，运行在嵌入式或者移动设备上，或者与轻应用集成并运行在通用平台上，为用户和应用程序提供访问嵌入式数据库的方法。嵌入式数据库技术涉及嵌入式、数据库、分布式计算、普适计算以及移动通讯等多个学科领域，已经成为数据库系统的一个重要的研究方向。
可移植性对嵌入式数据库管理系统非常重要。一方面，嵌入式系统的应用领域非常广泛，所采用的嵌入式操作系统和软硬件环境也各不相同，为了能适应各种差异性，嵌入式数据库管理系统必须具有一定的可移植性，供用户根据需要选择合适的系统和环境。另一方面，考虑到便利性，嵌入式系统在开发前期的编码及调试阶段通常在通用平台上完成，实际运行和测试在目标平台上完成，因此嵌入式数据库管理系统需在嵌入式操作系统和通用操作系统平台间移植。
通常，嵌入式数据库管理系统支持多个操作系统。其底层与操作系统应用程序接口(API)结合紧密，代码紧凑，一方面提高了系统的运行效率，而另一方面也为数据库的扩展带来了困扰，在改变原底层功能或扩展新的操作系统时，开发人员需要了解原嵌入式数据库管理系统的底层结构，这为新系统的开发维护增大了开发周期，提高了难度。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种便于在多嵌入式操作系统间移植的嵌入式数据库管理系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种便于移植的嵌入式数据库管理系统，嵌入式数据库管理系统包括平台适配层和数据库数据处理层两部分；
所述平台适配层是嵌入式操作系统和数据库数据处理层之间的通道，用于为所述数据库数据处理层向下传递服务要求和数据，为嵌入式操作系统向上提供软硬件服务和数据；所述平台适配层封装了嵌入式操作系统为嵌入式数据库管理系统提供的所有服务，向上提供统一的对外接口API，即平台适配层API；在平台适配层内部，其依据不同操作系统的特点，分别实现其对外接口API；
所述数据库数据处理层用于通过平台适配层API来完成对底层资源的调用，并为数据库应用程序提供统一的嵌入式数据库API。
优选地，所述平台适配层包括：系统初始化模块、系统内存管理模块、系统信号量管理模块、系统文件管理模块、系统内核对象管理模块、系统线程管理模块和系统关闭模块；
所述系统初始化模块用于完成嵌入式数据库管理系统开启时系统的初始化，包括系统内存管理模块的初始化sys_memInit、系统信号量管理模块的初始化sys_syncInit、系统文件管理模块的初始化sys_fileInit以及系统内核对象管理模块的初始化sys_osInit；
所述系统内存管理模块包括内存标签的管理子模块和内存块的管理子模块，所述内存标签的管理子模块用于实现内存标签的创建sys_createTag、内存标签的释放sys_freeTagMemory、内存标签的重置sys_resetTag，所述内存块的管理子模块用于实现分配内存块sys_getMem、扩展内存块sys_extendMem、释放内存块sys_freeMemory以及比较内存块sys_memCmp；
所述系统信号量管理模块包括信号量表的管理子模块和信号量的管理子模块；所述信号量表的管理子模块用于实现信号量表项的创建sys_syncCreate、信号量表项的删除sys_syncDelete，所述信号量的管理子模块用于实现互斥信号量的获取sys_syncEnterExcl、互斥信号量的释放sys_syncExitExcl、事件信号量的等待sys_syncWait、事件信号量的释放sys_syncResume、临界区的访问sys_enterCritSec、临界区的退出sys_exitCritSec；
所述系统文件管理模块包括文件基本I/O操作子模块与文件扩展I/O操作子模块；所述文件基本I/O操作子模块用于实现文件的打开sys_fileOpen与关闭sys_fileClose、文件的读操作sys_fileRead、文件的写操作sys_fileWrite、以及带定位的文件读操作sys_fileSeekRead、带定位的文件写操作sys_fileSeekWrite，文件扩展I/O操作子模块用于实现文件长度的获取sys_fileLength、文件的同步sys_fileSync、文件的拷贝sys_fileCopy、文件的移动sys_fileMove、文件大小的设置sys_fileSetSize以及文件的比较sys_fileCmp；
所述系统内核对象管理模块包括内存映像文件对象的管理子模块、共享互斥内核对象的管理子模块以及共享事件内核对象的管理子模块；
所述内存映像文件对象的管理子模块用于实现内存映像文件对象的创建sys_memMapFileCreate、内存映像文件的销毁sys_memMapFileDestroy、内存映像文件的封锁sys_memMapFileLock、内存映像文件的解锁sys_memMapFileUnlock、内存映像文件共享内存的获取sys_memMapFileGetBuf，以及内存映像文件实际线程访问数的获取sys_memMapFileGetCount；
所述共享互斥内核对象的管理子模块用于实现共享互斥内核的创建sys_sharedMutexCreate、共享互斥内核的销毁sys_sharedMutexDestroy、共享互斥内核的封锁sys_sharedMutexLock，以及共享互斥内核的解锁sys_sharedMutexUnlock；
所述共享事件内核对象的管理子模块用于实现共享事件内核的创建sys_sharedEventCreate、共享事件内核的销毁sys_sharedEventDestroy、等待特定共享事件内核通知sys_sharedEventWait、设置共享事件内核为受信状态sys_sharedEventSet，以及重设共享事件内核为未受信状态sys_sharedEventReset；
所述系统线程管理模块用于封装嵌入式操作系统提供的线程管理和调度方法；所述线程管理和调度方法包括线程的开启sys_threadBegin和sys_threadBeginEx、线程优先级的设定sys_threadSetPriority、线程的结束sys_threadEnd、线程间同步等待sys_threadjoin、线程id的获取sys_threadId、线程的等待sys_sleep；
所述系统关闭模块用于完成天熠嵌入式数据库系统关闭时系统的关闭，包括系统内存管理模块的关闭sys_memTerm、系统信号量管理模块的关闭sys_syncShutdown、系统文件管理模块的关闭sys_fileTerm以及系统内核对象管理模块的关闭sys_osTerm。
优选地，所述系统线程管理模块具体用于封装嵌入式操作系统提供的线程的开启sys_threadBegin和sys_threadBeginEx、线程优先级的设定sys_threadSetPriority、线程的结束sys_threadEnd、线程间同步等待sys_threadjoin、线程id的获取sys_threadId，以及线程的等待sys_sleep这些方法。
(三)有益效果
本发明将嵌入式数据库管理系统划分为平台适配层和数据库数据处理层两部分，将操作系统相关模块与数据库内部处理逻辑模块隔离开来，平台适配层分为七部分：系统初始化模块、系统内存管理模块、系统信号量管理模块、系统文件管理模块、系统内核对象管理模块、系统线程管理和系统关闭模块，涵盖了嵌入式数据库管理系统对操作系统资源的全部需求。平台适配层向下屏蔽了各嵌入式操作系统间的差异，数据库数据处理层向上提供统一的对外接口。采用本发明后，嵌入式数据库管理系统在移植时，嵌入式数据库开发人员只需关注平台适配层，依据目标嵌入式操作系统的特点实现平台适配层API，而嵌入式数据库应用程序可直接使用或仅进行少量修改即可使用。大大提高了嵌入式数据库管理系统移植的便利性，有效的降低了嵌入式数据库管理系统移植的复杂度，提高了嵌入式数据库应用软件开发的效率。
附图说明
图1是本发明实施例的嵌入式数据库管理系统功能及其与外部交互框图；
图2是本发明实施例中平台适配层功能框图；
图3是本发明实施例中平台适配层一部分模块功能框图；
图4是本发明实施例中平台适配层另一模块功能框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的核心思想是:将嵌入式数据库管理系统分为平台适配层和数据库数据处理层两部分，提高模块独立性，降低模块间耦合度，将嵌入式数据库系统开发人员和嵌入式数据库应用系统开发人员，在进行数据库移植时的工作独立出来。
如图1所示，平台适配层位于嵌入式操作系统和数据库数据处理层之间，是嵌入式操作系统和数据库数据处理层之间的通道，是二者之间沟通的纽带和桥梁。嵌入式操作系统通过平台适配层为嵌入式数据库管理系统提供服务，嵌入式数据库管理系统对底层的调用均通过平台适配层向下传递。平台适配层封装了嵌入式操作系统和嵌入式数据库管理系统之间需交互的各模块，即嵌入式操作系统为嵌入式数据库管理系统提供的所有服务，屏蔽了不同嵌入式操作系统对外接口在使用方式和功能上的区别与差异，向上提供统一的对外接口API，在平台适配层内部，其依据不同操作系统的特点，分别实现其对外接口API。这样嵌入式数据库管理系统向新的嵌入式操作系统移植时，只需要实现平台适配层中的各个对外接口即可，而不需要关心数据库数据处理层具体的处理逻辑和流程，降低了嵌入式数据库管理系统移植的难度，提高了系统的开发效率。
数据库数据处理层位于平台适配层和数据库应用程序之间，是应用程序访问和管理嵌入式数据库的直接操作对象，其通过平台适配层API来完成对底层资源的调用，并为数据库应用程序提供统一的嵌入式数据库API，其中的嵌入式数据库API也是应用程序唯一需要关注的部分。一方面，数据库数据处理层对底层的调用通过平台适配层向下传递，该层重点关注嵌入式数据库管理系统对数据的存储管理逻辑和流程，即专注于数据库内部功能的实现与优化，而不需要关心各操作系统对外接口的差异性，不需要关心其底层服务的实现方法和逻辑。另一方面，嵌入式数据库管理系统通过数据库数据处理层提供了统一的对外接口，使得不同的嵌入式操作系统可使用同一套接口来对嵌入式数据库进行访问和管理，对于其所支持的所有嵌入式操作系统而言是无差别的，数据库数据处理层不会因为操作系统的差异而采用不同的处理逻辑和数据结构，为上层应用提供统一稳定的嵌入式数据库服务，这样嵌入式数据库应用程序在不同操作系统上的应用方式是完全一致的，在不同的嵌入式操作系统上可以直接复用，几乎不用修改，在不同的嵌入式操作系统间移植时，数据库数据处理层不需要修改，大大提高了嵌入式数据库应用程序在不同嵌入式操作系统间移植的效率。
数据库应用程序采用嵌入式数据库管理系统对数据进行管理维护，并满足一定的应用需求。它不需要关心嵌入式数据库管理系统内部的实现，也不需要关心当前嵌入式系统所采用的操作系统类别和形式，只需要关心嵌入式数据库API。在不同的嵌入式操作系统间移植时，数据库应用程序不需要修改或仅做少量修改。
下面结合图2，具体解析平台适配层的组成结构。
如图2所示，所述平台适配层包括：系统初始化模块、系统内存管理模块、系统信号量管理模块、系统文件管理模块、系统内核对象管理模块、系统线程管理模块和系统关闭模块；这七部分涉及嵌入式操作系统的多项对外服务，涵盖了嵌入式数据库管理系统所需要的全部的底层服务。
所述系统初始化模块用于完成嵌入式数据库管理系统开启时系统的初始化，包括系统内存管理模块的初始化sys_memInit、系统信号量管理模块的初始化sys_syncInit、系统文件管理模块的初始化sys_fileInit以及系统内核对象管理模块的初始化sys_osInit；
所述系统内存管理模块包括内存标签的管理子模块和内存块的管理子模块，所述内存标签的管理子模块用于实现内存标签的创建sys_createTag、内存标签的释放sys_freeTagMemory、内存标签的重置sys_resetTag，所述内存块的管理子模块用于实现分配内存块sys_getMem、扩展内存块sys_extendMem、释放内存块sys_freeMemory以及比较内存块sys_memCmp；
所述系统信号量管理模块包括信号量表的管理子模块和信号量的管理子模块；所述信号量表的管理子模块用于实现信号量表项的创建sys_syncCreate、信号量表项的删除sys_syncDelete，所述信号量的管理子模块用于实现互斥信号量的获取sys_syncEnterExcl、互斥信号量的释放sys_syncExitExcl、事件信号量的等待sys_syncWait、事件信号量的释放sys_syncResume、临界区的访问sys_enterCritSec、临界区的退出sys_exitCritSec；
所述系统文件管理模块包括文件基本I/O操作子模块与文件扩展I/O操作子模块；所述文件基本I/O操作子模块用于实现文件的打开sys_fileOpen与关闭sys_fileClose、文件的读操作sys_fileRead、文件的写操作sys_fileWrite、以及带定位的文件读操作sys_fileSeekRead、带定位的文件写操作sys_fileSeekWrite，文件扩展I/O操作子模块用于实现文件长度的获取sys_fileLength、文件的同步sys_fileSync、文件的拷贝sys_fileCopy、文件的移动sys_fileMove、文件大小的设置sys_fileSetSize以及文件的比较sys_fileCmp；
所述系统内核对象管理模块包括内存映像文件对象的管理子模块、共享互斥内核对象的管理子模块以及共享事件内核对象的管理子模块；
所述内存映像文件对象的管理子模块用于实现内存映像文件对象的创建sys_memMapFileCreate、内存映像文件的销毁sys_memMapFileDestroy、内存映像文件的封锁sys_memMapFileLock、内存映像文件的解锁sys_memMapFileUnlock、内存映像文件共享内存的获取sys_memMapFileGetBuf，以及内存映像文件实际线程访问数的获取sys_memMapFileGetCount；
所述共享互斥内核对象的管理子模块用于实现共享互斥内核的创建sys_sharedMutexCreate、共享互斥内核的销毁sys_sharedMutexDestroy、共享互斥内核的封锁sys_sharedMutexLock，以及共享互斥内核的解锁sys_sharedMutexUnlock；
所述共享事件内核对象的管理子模块用于实现共享事件内核的创建sys_sharedEventCreate、共享事件内核的销毁sys_sharedEventDestroy、等待特定共享事件内核通知sys_sharedEventWait、设置共享事件内核为受信状态sys_sharedEventSet，以及重设共享事件内核为未受信状态sys_sharedEventReset；
所述系统线程管理模块用于封装嵌入式操作系统提供的线程管理和调度方法，方法包括线程的开启sys_threadBegin和sys_threadBeginEx、线程优先级的设定sys_threadSetPriority、线程的结束sys_threadEnd、线程间同步等待sys_threadjoin、线程id的获取sys_threadId、线程的等待sys_sleep。
所述系统关闭模块用于完成天熠嵌入式数据库系统关闭时系统的关闭，包括系统内存管理模块的关闭sys_memTerm、系统信号量管理模块的关闭sys_syncShutdown、系统文件管理模块的关闭sys_fileTerm以及系统内核对象管理模块的关闭sys_osTerm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种便于移植的嵌入式数据库管理系统，其特征在于，嵌入式数据库管理系统包括平台适配层和数据库数据处理层两部分；
所述平台适配层是嵌入式操作系统和数据库数据处理层之间的通道，用于为所述数据库数据处理层向下传递服务要求和数据，为嵌入式操作系统向上提供软硬件服务和数据；所述平台适配层封装了嵌入式操作系统为嵌入式数据库管理系统提供的所有服务，向上提供统一的对外接口API，即平台适配层API；在平台适配层内部，其依据不同操作系统的特点，分别实现其对外接口API；
所述数据库数据处理层用于通过平台适配层API来完成对底层资源的调用，并为数据库应用程序提供统一的嵌入式数据库API；
所述平台适配层包括：系统初始化模块、系统内存管理模块、系统信号量管理模块、系统文件管理模块、系统内核对象管理模块、系统线程管理模块和系统关闭模块；
所述系统初始化模块用于完成嵌入式数据库管理系统开启时系统的初始化，包括系统内存管理模块的初始化sys_memInit、系统信号量管理模块的初始化sys_syncInit、系统文件管理模块的初始化sys_fileInit以及系统内核对象管理模块的初始化sys_osInit；
所述系统内存管理模块包括内存标签的管理子模块和内存块的管理子模块，所述内存标签的管理子模块用于实现内存标签的创建sys_createTag、内存标签的释放sys_freeTagMemory、内存标签的重置sys_resetTag，所述内存块的管理子模块用于实现分配内存块sys_getMem、扩展内存块sys_extendMem、释放内存块sys_freeMemory以及比较内存块sys_memCmp；
所述系统信号量管理模块包括信号量表的管理子模块和信号量的管理子模块；所述信号量表的管理子模块用于实现信号量表项的创建sys_syncCreate、信号量表项的删除sys_syncDelete，所述信号量的管理子模块用于实现互斥信号量的获取sys_syncEnterExcl、互斥信号量的释放sys_syncExitExcl、事件信号量的等待sys_syncWait、事件信号量的释放sys_syncResume、临界区的访问sys_enterCritSec、临界区的退出sys_exitCritSec；
所述系统文件管理模块包括文件基本I/O操作子模块与文件扩展I/O操作子模块；所述文件基本I/O操作子模块用于实现文件的打开sys_fileOpen与关闭sys_fileClose、文件的读操作sys_fileRead、文件的写操作sys_fileWrite、以及带定位的文件读操作sys_fileSeekRead、带定位的文件写操作sys_fileSeekWrite，文件扩展I/O操作子模块用于实现文件长度的获取sys_fileLength、文件的同步sys_fileSync、文件的拷贝sys_fileCopy、文件的移动sys_fileMove、文件大小的设置sys_fileSetSize以及文件的比较sys_fileCmp；
所述系统内核对象管理模块包括内存映像文件对象的管理子模块、共享互斥内核对象的管理子模块以及共享事件内核对象的管理子模块；
所述内存映像文件对象的管理子模块用于实现内存映像文件对象的创建sys_memMapFileCreate、内存映像文件的销毁sys_memMapFileDestroy、内存映像文件的封锁sys_memMapFileLock、内存映像文件的解锁sys_memMapFileUnlock、内存映像文件共享内存的获取sys_memMapFileGetBuf，以及内存映像文件实际线程访问数的获取sys_memMapFileGetCount；
所述共享互斥内核对象的管理子模块用于实现共享互斥内核的创建sys_sharedMutexCreate、共享互斥内核的销毁sys_sharedMutexDestroy、共享互斥内核的封锁sys_sharedMutexLock，以及共享互斥内核的解锁sys_sharedMutexUnlock；
所述共享事件内核对象的管理子模块用于实现共享事件内核的创建sys_sharedEventCreate、共享事件内核的销毁sys_sharedEventDestroy、等待特定共享事件内核通知sys_sharedEventWait、设置共享事件内核为受信状态sys_sharedEventSet，以及重设共享事件内核为未受信状态sys_sharedEventReset；
所述系统线程管理模块用于封装嵌入式操作系统提供的线程管理和调度方法；
所述系统关闭模块用于完成天熠嵌入式数据库系统关闭时系统的关闭，包括系统内存管理模块的关闭sys_memTerm、系统信号量管理模块的关闭sys_syncShutdown、系统文件管理模块的关闭sys_fileTerm以及系统内核对象管理模块的关闭sys_osTerm。
2.如权利要求1所述的便于移植的嵌入式数据库管理系统，其特征在于，所述系统线程管理模块具体用于封装嵌入式操作系统提供的线程的开启sys_threadBegin和sys_threadBeginEx、线程优先级的设定sys_threadSetPriority、线程的结束sys_threadEnd、线程间同步等待sys_threadjoin、线程id的获取sys_threadId，以及线程的等待sys_sleep这些方法。
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