基于分布式處理技術的物聯網數據庫研究和設計

摘要：針對物聯網中的數據庫管理問題，通過對物聯網技術的研究，結合分布式處理技術、P2P(對等網)點云計算技術，提出了一個基于分布式處理技術的物聯網數據庫設計方法。在此以醫療系統物聯網為例，驗證了該方法在一定程度上能夠解決物聯網中的數據庫管理問題，從而為物聯網技術與數據庫技術、網絡技術、中間件技術等的技術結合提供了技術支撐。
關鍵詞：數據庫技術；分布式處理技術；云計算；物聯網

0 引言
物聯網是指通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一個巨大網絡。從這個定義可以看出，物聯網的開展具有規模性、廣泛參與性、管理性、技術性、物的屬性等特征，需要各行各業的參與。物聯網技術是一項綜合性的技術，其中非常重要的是RFID電子標簽技術。以簡單RFID系統為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的、比Internet更為龐大的物聯網已成為RFID技術發展趨勢，這使得物聯網中的數據庫管理問題成為了物聯網技術研究中的挑戰性問題之一，已引起了國際學術界和工程界的高度關注。本文針對物聯網中的數據庫管理問題，通過對物聯網技術的研究，并結合分布式數據庫技術、P2P(對等網)點云計算技術，提出了基于分布式處理技術的物聯網數據庫管理方法，并探索將其應用于醫療系統中。

1 基礎理論
1．1 混合模型
物聯網已經構成的應用系統和應用實例是深入研究物聯網體系結構的基礎。本文針對醫療系統物聯網采用有源CPS(網絡化物理系統)結點和具備聯網和控制能力的互聯網CPS結點的混合模型(如圖1所示)進行設計。這使得該系統不但具有物聯網系統中特有的時間和空間的控制能力，還擁有物聯網專用的安全性和可靠性的控制體系。互聯網CPS結點具有不間斷電源，不具備移動性，又具有感知能力，具有較強的存儲、計算和聯網能力，可以提供H2T，H2H連接。

1．2 分布式數據庫
分布式數據庫(Distributed DataBase，DDB)是傳統數據庫技術與網絡技術相結合的產物。近年來，分布式數據庫的快速關聯規則挖掘算法、精簡頻繁模式集和關聯規則的安全挖掘算法以及事務流的動態可串行調度算法等都是該領域的研究熱點。一個分布式數據庫是物理上分散在計算機網絡各結點上，但在邏輯上屬于同一系統的數據集合，如圖2所示。它具有局部自治與全局共享性、數據的冗余性、數據的獨立性、系統的透明性等特點。分布式數據庫管理系統(DDBMS)支持分布式數據庫的建立、使用與維護，負責實現局部數據管理、數據通信、分布式數據管理以及數據字典管理等功能。數據庫技術與網絡通信技術、人工智能技術、面向對象程序設計技術、并行計算技術等互相滲透，互相結合，成為當前數據庫技術發展的主要特征。