[發明專利]一種使用類聚簇的實時數據庫存儲方法

無效

• 申請號: 201010235099.5
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101901261A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 戴宏斌;金舒;包德梅
• 申請（專利權）人: 南京國電南自軌道交通工程有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域：

本技術發明涉及工業自動化領域，尤其涉及分布式監控系統領域，本技術發明可廣泛適用于工業自動化領域的電網監控、電氣化鐵路和城市軌道交通各專業以及綜合監控等應用。

背景技術：

在工業控制領域，隨著自動化技術的發展，越來越多的工程應用，如工業生產、電力調度、樓宇自動化、火災防控等，使用監控系統實現過程或應用自動化。監控系統應用于某一工程時，一般先依據工程應用的需求配置需要的數據結構，然后在運行時根據配置生成對應的實時數據庫內的數據，并圍繞實時數據庫這一系統核心模塊，運行人機界面、報警等系統的各種上層服務。但是由于工程應用的需求往往隨著現實情況的變化而改變，這經常導致需要對實時數據庫內的數據進行修改，例如增添沒有的數據，或者刪除已有的數據等等，以適應應用的需要。這種對實時數據庫中的數據進行修正，使得它可以滿足變化的需求的過程稱為提交。

傳統的監控系統的實時數據庫一般采用離線式提交。即首先確定所有需要進行的修改并對配置進行相應的修正，然后停止系統的運行，重新根據修正后的配置生成實時數據庫中的數據，然后再次運行系統。這種離線式提交的方式需要在一定時間內停止系統的運行，而現代工程應用更期望監控系統持續運行，因此不少現代監控系統的實時數據庫采用運行時提交的方式。

一種運行時提交的方式是停止實時數據庫的服務，根據修改過的配置重新生成實時數據庫內的數據，然后再開啟實時數據庫的服務。采用這種方式，雖然系統仍然在運行，但是在重新生成整個實時數據庫的過程中，不提供實時數據服務，那么在相當長的一段時間內系統失去響應，這種運行時提交的方式相比于離線提交的方式并無太多實質性改進。

另一種運行時提交的方式是在初次配置時為將來可能增加的數據預留足夠的空間，當需求發生變化時，暫停實時數據庫的服務，根據配置的變化對實時數據庫中的數據進行修正，然后恢復實時數據庫的服務。采用這種方式，由于只是對實時數據庫中的數據進行修正，而非全部重新生成，也就是增量提交，而非完全提交，因此失去響應的時間要短的多。但即使如此，相對于數據的實時訪問這種實時操作而言，這種時間依然過于漫長，甚至是難以接受的。更重要的是，由于提交時實時數據庫中的數據修正是由工程需求變化導致的，因此難以在初次配置時預計這種變化，同時又由于各種類型數據所占的空間不同，因此在初次配置時難以準確的預留合適的數據空間，往往造成大量的額外空間浪費，降低系統的時空性能。

還有一種運行時提交的方式是對實時數據庫中的每一個數據獨立分配空間，當提交時，因為各個數據的空間是獨立的，就可以很方便的刪除已有數據，并為新的數據分配空間。而且采用這種方式，可以將提交的多個操作分別穿插于各個實時數據訪問之間，從而不需要暫停實時數據服務。但是在這種情況下，由于實時數據庫為每一個數據獨立分配空間，在組織管理上稍顯困難；而且由于各種數據類型需要的空間大小不一，伴隨著多次提交中增刪操作的進行，在計算機內存中會產生大量無法重用的碎片，隨著系統的運行。空間資源的開銷將不斷增加，甚至耗盡從而導致系統崩潰，這是難以接受的。

發明內容：

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是，實時數據庫的提交(除初次提交外)表現出這樣一些特點：

實時數據庫的提交是由工程應用的需求變化導致的，因此實時數據庫提交時的數據變化是難以在初次提交時預計的。

實時數據庫提交時需要修正的數據量與初次提交時完全生成的數據量相比是很小的。

實時數據庫的提交頻率與實時數據訪問的頻率相比是非常小的。

實時數據庫中各種類型的數據的特性各異，所占的空間大小也不一致。

考慮到實時數據庫的提交所具有的這些特點，應當在實時數據庫中采用有效的存儲結構，使得實時數據庫在提交時盡可能滿足這樣一些要求：

實時數據庫的提交應當采用運行時提交方式，而避免使用離線提交方式，從而支持系統的持續運行。

實時數據庫的提交應當采用增量提交方式，而不是完全提交方式，從而減少提交的需要的時間。

實時數據庫提交過程中的數據修正操作應當可以獨立分別進行，而不是連續進行，并且單個數據修正操作和單次實時數據訪問的時間開銷應當是可比的，從而避免實時數據庫長時間無響應。

實時數據庫中的數據所需要的空間資源應當動態分配，而不是一次性分配，從而避免過多的預分配空間資源浪費。

實時數據庫中的數據使用的空間資源應當可以重用，而不是釋放后無法再次使用，從而避免空間資源開銷不斷增加而導致資源耗盡，系統崩潰。