嵌入式数据库存储管理软件模型研究

论文摘要

本文以嵌入式数据库(EDB)的研究开发为背景,研究EDB存储管理软件模型。借鉴层次体系结构的设计思想,对EDB和存储管理器进行功能划分,提出了EDB和存储管理器的功能层次模型。然后,引入面向对象方法,借助统一建模语言,对存储管理器进行分析和设计。提出一种基于池分配模式的内存数据库(MMDB)组织管理方法,并用设计模式对其进行优化。此外,运用业务流程执行语言(BPEL)描述活动模型,借助ACME语义模板对软件构架进行形式化描述。具体内容如下。首先,借鉴层次体系结构的设计理念,提出了EDB的总体层次结构和存储管理器的功能层次模型,阐述其设计思想。对比传统数据库系统,深入分析存储管理器的系统模型,并探讨了存储管理器的交互机制及其关键技术。其次,重点分析了存储管理器两个重要部件:系统内存管理单元和内存数据库组织单元的结构设计。根据EDB存储管理模型理论,提出系统内存分区结构,阐述其设计思想。建立了系统内存管理单元的领域模型,运用面向对象的模型分析法,分割功能模块,从面向对象建模的专业角度给出系统内存管理单元的用例模型和活动模型。借助BPEL描述活动模型。针对EDB的特点,提出了一种基于池分配模式的内存数据库组织结构和管理方法,阐述了其设计思想。详细分析了内存数据库的物理结构和数据组织,提出了一种文件–页表的数据组织方法。对内存数据库管理进行领域建模。再次,在建立用例模型和活动模型来说明存储管理器相关功能需求的基础上,建立初始类模型、细化类模型、精化类模型来描述对象的结构关系,并使用交互模型和状态模型来描述对象的行为。在具体建模过程中,借助设计模式对初始类模型进行优化,完成精化类模型的设计。最后,从软件构架的角度出发,提出了存储管理器的软件构架,并用ACME对典型构件进行形式化描述。给出了系统典型应用实现。文章中所分析与讨论的各种模型和结论在EDB软件开发中得到了应用,具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究领域的应用与发展概况
• 1.2 课题研究意义和研究内容
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 研究内容与方法
• 1.3 课题研究的主要工作
• 第二章 EDB 存储管理器的总体结构
• 2.1 EDB 总体功能的层次体系结构
• 2.2 存储管理器系统模型
• 2.2.1 系统组成
• 2.2.2 系统存储空间模型
• 2.2.3 系统体系结构支持
• 2.3 存储管理器的交互机制
• 2.4 研究领域的关键问题
• 2.5 本章小结
• 第三章 EDB 系统内存管理单元的功能模型
• 3.1 嵌入式系统的内存管理特性
• 3.2 系统内存的分区结构
• 3.3 系统内存管理领域模型
• 3.3.1 系统内存管理单元用例模型
• 3.3.2 系统内存管理单元活动模型
• 3.3.3 活动模型的BPEL 描述
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于池分配模式的内存数据库组织结构
• 4.1 内存数据库定义
• 4.2 池分配模式特性
• 4.3 内存数据库的物理结构
• 4.3.1 内存池的构成
• 4.3.2 池分配模式结构
• 4.3.3 内存文件系统
• 4.3.4 内存页结构
• 4.4 内存数据库的数据组织
• 4.4.1 文件–页表设计
• 4.4.2 元组存储结构设计
• 4.5 内存数据库管理领域模型
• 4.5.1 内存数据库管理用例模型
• 4.5.2 内存数据库管理活动模型
• 4.5.3 活动模型的BPEL 描述
• 4.6 本章小结
• 第五章 EDB 存储管理器的对象体系结构设计
• 5.1 对象结构模型设计
• 5.1.1 初始类模型
• 5.1.2 细化类模型
• 5.1.3 精化类模型
• 5.2 对象行为模型设计
• 5.2.1 对象交互模型
• 5.2.2 对象状态模型
• 5.3 本章小结
• 第六章 EDB 存储管理器的典型应用实现
• 6.1 开发环境配置
• 6.1.1 Tornado 开发环境介绍
• 6.1.2 Tornado 开发环境配置
• 6.2 存储管理器构架实现
• 6.2.1 存储管理器构件图
• 6.2.2 存储管理器ACME 描述
• 6.3 EDB 系统内存分区分配实现
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文