虚拟机技术在数据库中的应用

　　0引言

　　作为主流的数据库管理系统，关系数据库管理系统已经具有相当成熟的管理技术，但随着RDBMS复杂性增强以及新功能的增加，数据管理的难度也随之加大，就是使得对数据库管理人员的技术有了更高的要求，数据库管理系统的一些管理功能已经无法满足现有需求。通过建立一个数据库虚拟机模型对数据进行重构和管理，使用户可以通过数据库虚拟机的功能来实现更为全面的管理，则成为当前的一个研究热点。

　　1数据库的变更对应用系统的影响

　　在实际应用中，由于很多数据库结构是为了不同的目的在不同的阶段建立的，由此而带来大量的数据重复，造成了数据的冗余[1]。而榆次同时，又会产生大量的同名异义和异名同义但数据结构不同的问题，这些问题增加了数据库的负担和管理的复杂性。另一方面，由于应用程序是对数据库中的数据进行直接访问，当数据库结构发生改变时，也必将直接影响应用程序的正常运行[2]。

　　2数据重构和管理平台框架

　　根据设计的目标要求，构建了数据重构和管理平台两个框架。数据重构模块是数据库虚拟机中的重要核心模块之一。由于数据之间存在着数据冲突和数据冗余等问题，影响了数据的使用效率，因此通过数据重构的方式来解决数据之间存在的数据冲突和数据冗余等问题。数据重构模块包括数据管理单元（MU）[3]和注册中心[4]两部分，如图1所示。

　　由图1可知，MU是数据重构模块的核心，记录所管理的数据表的相关信息，其核心思想是抽象与实际相分离。即先提取给定数据在数据库中的数据结构，通过统一命名标准，抽象成MU全局的数据结构描述。MU是按照数据类别划分的，它们映射的数据彼此互不相同。在应用程序和数据库中的表之间添加一个转换层，转换层用来记录数据结构消除冲突前后的对应映射，当数据库结构发生变化时，通过转换层来映射数据库结构转换，这样就可实现应用程序和底层数据库的逻辑独立性[5-6]。

　　3数据库虚拟机框架

　　当应用程序向注册中心申请数据访问，注册中心审核请求，并返回相应的MU。如果相应的MU不存在，则不能访问数据库；如果存在，则与应用程序绑定，该应用程序对数据库的访问都将经过这个MU。当数据库结构发生改变时，通过一定的规则修改MU与数据库之间的映射关系，因为应用程序直接访问的是MU，在数据库结构改变后，应用程序与MU之间的关系却未改变，虚拟机将根据应用程序的需求将从数据库提取得到的数据进行转换。除此，虚拟机还具备管理的功能，对其分析如下：

　　（1）降低同名异义、同义异名的功能。在应用数据结构和数据库中的数据结构之间可以用一棵注册树来表示，在每一个MU内部都存在一棵注册树中，将单元数据对应的数据库中的数据结构注册到树中的相应位置，而在注册树中，任意两棵子树或节点的数据描述都互不相同。数据描述相同的会成为注册树中的同一个节点。这样同名异义的注册的节点是不同的，同义异名注册的节点将会是同一个。

　　（2）数据类型转换功能。当数据结构改变时，会改变属性的数据类型或数据长度，虚拟机会通过函数进行转换。例如数值型转换为字符型，数据长度由3位转换为6位等。转换函数库也是根据不同的情况而变化的，管理员可以根据数据库变更的情况对函数进行添加。

　　4数据转换方式

　　（1）直接转换。当应用程序申请数据访问时，MU根据映射关系从数据库提取数据，如果数据结构不同，则要将数据转换后再返回给应用程序。这种转换是在应用程序发出申请后进行的，由于是针对申请逐个转换的，因此不占用额外的存储空间。如果转换的数据量庞大或复杂，必将会影响查询的速度。

　　（2）基于空间数据转换。在最初建立数据库时，应用数据结构和数据库中的数据结构是相同的。在MU中建立监听器来监听数据库中数据结构的变化，当数据库中的数据结构改变时就会进行转换。这样当应用程序申请数据访问时，可以直接将完成转换的数据返回给应用程序。这种转换方式可以大大提升查询速度，但是需占用一定的存储空间。

　　5结束语

　　数据重构是数据库虚拟机的核心技术，运用数据库虚拟机解决了数据冲突，同时通过转换函数，解决了由于数据库结构改变对应用程序的影响。在数据库虚拟机模型中建立映射机制，完成应用程序所需数据结构和数据库结构的映射，实现应用程序和数据库数据的逻辑独立性。在MU中提出了注册树的概念，将属性按照其数据描述进行分类，使数据的管理规范、清晰。同时，还在一定程度上消除了同名异义和同义异名，减少数据冗余，降低了应用程序的维护工作量，提高了数据处理人员的工作效率和质量，节约成本。

　　参考文献：

　　[1]戴大蒙，刘均.关系数据库重构模型的研究与实现[J].计算机工程，2005：31（23）：211-213.

　　[2]萨师煊，王珊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社，2000.

　　[3]陈伟.数据清理关键技术及其软件平台的研究与应用[D].南京：南京航空航天大学，2004.

　　[4]孟小峰，数据库技术发展趋势[J].软件学报，2004，15（12）：1822-1836.

　　[5]张孝天.面向企业数据重构和管理平台的研究与应用[D].青岛：中国石油大学（华东），2006.

　　[6]胡德敏.基于数据库虚拟机的数据重构和管理平台研究与应用[D].济南：山东大学，2008.