以下是我在北京某大学演讲实时数据库论理与技术的PPT提纲：

实时数据库理论与技术

汇报提纲

1.实时数据库的产品定位

2.实时数据库的关键技术

3.实时数据库的发展方向

内容

1.实时数据库的产品定位

1.1.数据库技术的发展

数据库技术是计算机科学中的一个重要分支；

针对不同的应用环境和用户需求，出现了许多新领域、新成果和新技术；

传统数据库和现代数据库；

1.2.数据库的分类

传统数据库

层次型数据库；

网状型数据库；

关系型数据库；

现代数据库

数据模型：面象对象数据库、文档型数据库；

数据分布：分布式数据库、联邦数据库、移动数据库；

处理方式：并行数据库；

应用领域：演绎数据库、知识库、主动数据库、多媒体数据库、工程数据库、统计数据库、空间数据库等、嵌入式数据库；

连接性：WEB数据库；

存储介质：内存数据库；

时间特性：实时数据库；

1.3.实时数据库的概念

实时数据库RTDB(Real-Time Data Base)是数据和事务都有定时特性或定时限制的数据库。

1.4.与关系数据库的区别

数据时效性

测点数量

插入速度

数据存贮量

维护方便性

1.5.实时数据库的分类

硬实时数据库

固实时数据库

软实时数据库

1.6.流程工业实时数据库

流程工业实时数据库与是一种特殊的实时数据系统

历史数据的处理与实时数据的处理同等重要；

弱化控制功能，强调历史数据的分析应用；

实时性要求不高，属于固、软实时数据库系统；

1.7.实时数据库定位

处于生产控制系统与经营管理系统之间的“数字鸿沟” 不能满足管控一体化的需求。

实时数据库是桥梁、平台

1.8.应用领域

流程工业

在我国，流程工业是一个非常巨大的产业，在产业中占据重要的地位，是国民经济发展中极为重要的基础支柱产业。包括石化、炼油、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力等工业行业。

非流程工业

仿真、交通、电信、通讯、邮电等行业。

2.实时数据库的关键技术

2.1.实时数据库的功能点

实时数据库模型

实时事务调度：包括并发控制、冲突解决、死锁等内容

数据压缩

容错性与错误恢复

访问准入控制

内存组织与管理

索引结构

I/O与磁盘调度

主内存数据库系统

系统资源调度、恢复

不精确计算问题

放松的可串行化问题

查询处理算法

实时SQL

数据和事务特性的语义及这种语义与一致性、正确性的关系

实时事务的可预测性

通信的协议与算法

数据接口的标准化

……

2.2.实时数据库的架构

2.4.数据压缩

无损压缩

Shannon把信息中排除了冗余后的平均信息量称为“信息熵”，并给出了计算信息熵的数学表达式，是所有无损数据压缩算法的理论基础

Huffman编码

LZ 算法

有损压缩

JPG

MP3

2.4.1.实时数据的有损压缩

原理：

实时数据的数据变化具有一定波形规律；

只有一小部分测点的值经常发生改变；

测点的数值都具有慢变化的特征；

数值变化与时间变化具有共同变化特性；

用户在一定范围内，能够允许数据的精度损失；

实现：

死区压缩；

旋转门压缩；

2.4.2.旋转门压缩图示

2.5.历史文件的磁盘组织

实时数据库最终的数据流向是建立于磁盘上的历史数据库。

历史数据库能存储历史数据，还存储属性数据、中间计算结果数据、统计数据、索引结构。

压缩率、访问速度、访问并发性是影响历史数据库性能的重要因素。

2.5.1.历史数据特点

流程工业历史数据的特点：

历史数据量巨大

历史数据保存的时间长

存储格式简单，没有复杂的关系

不同测点数据保存的时间间隔相差很大；

许多测点的数据变化平缓；

以测点为单位进行历史存储

以测点和时间为查询条件

大量的查询都是最近时间段的历史数据

追加插入多，删除少，修改少，中间插入少。

查询为分块查询，随机查询少。

2.5.2.历史数据的设计

占用磁盘空间小：压缩算法

查询时间速度快：索引结构

访问磁盘次数尽可能少：页面数据结构；

易于管理：多文件，索引与数据共存；

具备数据恢复功能：日志系统

2.6.索引结构

典型的索引有如下几类：

HASH索引

顺序索引

B树索引

AVL树索引

T树索引

数组索引

2.6.1.实时数据库的索引选择

T树和B树的选择

时间因素的索引选择

内存索引结构和文件索引结构的选择

2.7.缓冲区设计

缓冲区在内外存数据交换中的作用

缓冲区的结构选择(影子内存法、HASH表)

缓冲区的页面定位算法

缓冲区的页面淘汰算法

2.8.内存数据组织

内存数据的结构选择

内存数据的索引算法

内存数据的在线组态算法

内存数据的导入和导出

2.9.任务调度和并发处理

任务调度的机制

消息和任务分派

多线程处理的优势

锁机制的选择，二段锁，读写锁，锁的粒度

多个进程之间的并发处理

多机器之间的并发处理

2.10.事件和报警

事件和报警类别

事件和报警服务器

网络情况下的事件和报警统一处理

2.11.发布和订阅

发布和订阅机制

变化监视项

变化通知

定时通知

订阅的取消和续订

2.12.安全管理

用户登陆和注销

用户的权限管理

安全区

信息安全和防护

2.13.应用程序接口

接口API

在API之上提供扩充和封装

ODBC、OPC、ActiveX

多级体系结构

冗余处理

不同设备的协议标准化

定制接口功能

实时SQL语言

2.14.应用模块

配置、管理、诊断、调试、维护模块

界面展现模块

分析、统计、运行、报警、日志模块

通用行业模块

专业行业模块

可扩充性、通用性的解决方案

3.实时数据库的发展方向

3.1.通用信息模型

平面数据结构和层次级应用的矛盾

信息模型的抽象和实例化

行业通用的信息模型结构

CIM、OPC UA

3.2.通用应用模型

通用应用模型：企业信息门户

专用应用模型：通用绩效考核

具体行业的深化应用：专业化的模块、便利的接口

3.3.统一维护模型

系统的庞大，后期维护的方便和统一

通用信息模型的透明化

自动化维护和专家决策

3.4.基于OPC UA的标准化接口

OPC的困局

OPC UA的前景

OPC UA应用于实时数据库的可能性

OPC UA对实时数据库的意义

3.5.与其它计算机技术的结合

嵌入式实时数据库

主动式实时数据库

实时数据库硬件化

与关系数据库整合的企业信息平台

文章来源:http://blog.gkong.com/more.asp?name=linkman&id=21235