嵌入式數據庫SQLite在遠程監控系統中的應用

隨著后PC時代的到來，各種各樣的新型嵌入式系統設備在應用數量上已經遠遠超過通用計算機。嵌入式開發已成為當前IT行業的熱點。同時，越來越多的用戶希望能對嵌入式環境下的數據進行更有效的管理，構建嵌入式數據庫便是一個有效的方法，使用戶能在嵌入式設備中方便地存儲、檢索或修改數據，實現大部分傳統數據庫的功能。嵌人式系統和數據庫技術的緊密結合已經成為嵌入式開發的一個重要方向。

1嵌入式數據庫SQLite

與傳統C/s結構的各種大型關系數據庫如Oracle，
SQL Server，MySQL等相比，在嵌入式系統中由于軟硬件資源有限，不可能安裝龐大的數據庫服務器，而且在很多時候，用戶只需要使用這些數據庫產品的一些基本特性而已。嵌入式系統的開發環境決定了其數據庫的特點：無需獨立運行的數據庫引擎，而是由程序直接調用相應的API實現對數據的存取操作。嵌入式數據庫與其他數據庫產品的區別是，前者是程序驅動式，而后者是引擎響應式。

SQLite是D．Richard Hipp在2000年開發的一個小型嵌入式數據庫。他是完全獨立的，不具有外部依賴性，可以較為方便地應用于嵌入式系統中。其源代碼完全開放，可以免費用于任何用途，包括商業目的。SQLite雖然是個極端輕量級的關系數據庫，卻保留了數據庫的大部分特征，他提供了對SQL92標準的大多數支持：支持多表和索引、事務、視圖、觸發和一系列的用戶接口及驅動。其主要特征如下：

(1)支持原子的、一致的、獨立的和持久的(ACID)事務特性，即使系統崩潰和掉電。

(2)零配置(Zero-configuration)，無需安裝和管理。

(3)一個完整的數據庫存儲在單一磁盤文件中。

(4)數據庫文件可以在不同字節順序的機器間自由共享。

(5)支持數據庫大小至2 TB(2＾41 B)。

(6)字符串和二進制大對象(BLOBs)的大小僅被有效內存限制。

(7)源碼體積小，編譯后低于250 kB。

(8)大部分的操作比關系型數據庫引擎要快。

(9)簡單易用的API。

SQLite由于小、快、簡單、可靠，而且作者完全放棄版權，從他一發布出來，便深受歡迎。對于嵌人式環境，管理、執行、維護的簡單化比企業數據庫引擎提供的許多復雜應用更重要，因此SQLite數據庫是一個很好的選擇。

2 SQLite內部結構及開發技術

2．1 SQLite內部結構

SQLite采用模塊化的設計，主要由4個部分組成：內核（Core）、SQL編程器（SQL Compiler）、后短（Backend）以及附件（Accessories）。內部結構如圖1所示。

SQLite的接口是一些已經編寫好的C庫，即使使用不同語言的API，在底層仍然使用C庫執行。SQL語句通過接口進入到高效的SQL編譯器，由標記處理器(tokenizer)分解成檸檬分析器(parser)可以識別的各個標志符，然后由分析器重新組合標志符并調用代碼生成器(codegeneratot)生成虛擬機器碼，交由虛擬機(virtual machine)去執行，最終完成SQL語句指定的任務。虛擬機是SQLite內部結構的核心，不僅完成與數據操作相關的全部操作，而且還是客戶和存儲之間信息進行交換的中間單元。數據庫按照B樹(B-tree)的形式存儲在磁盤上，通過可調整的頁面緩沖(pager)獲得對數據的快速查找和存儲。為了方便移植，SQLite使用一個抽象層接口(OS interface)與不同操作系統進行對接。

2．2 SQLite開發技術

SQLite本身提供了C語言的API接口，使得對數據庫的操作十分簡單，主要是對3個API函數的調用。

其中，sglite3_exec()函數的第二個參數用來處理一條或多條SQL語句，語句間必須用"；"號隔開。如果是查詢(SELECT)語句，查詢結果的每一條記錄都必須調用第三個參數的Callback函數，第四個參數則為Callback函數的第一個參數指針。如果不是查詢語句，第三、四個參數為NULL。所有SQL執行完畢后返回0，否則返回錯誤代碼，可通過第五個參數值來查看詳細錯誤信息。

3 SQLite在嵌入式遠程監控系統中的應用

3．1 SQLite應用程序開發

基于嵌入式操作系統和嵌入式數據庫系統構建的嵌入式樓宇配電遠程監控系統的系統結構如圖2所示。