发布时间：2023-03-16 15:54:42
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的数据库设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
一、实验情境设计
某小型企业已建立采用B/S结构设计的销售管理系统，其后台数据库名称为example，products表和orders表是example数据库中的两张表。要求用户a～e能登录数据库服务器并按照设计的访问控制权限访问相应的服务器及数据库资源，访问用户及权限设置如表1所示：表1用户及访问权限设置表
二、实验技术分析
本实验主要实现在SQLSERVER中对数据库安全性的管理问题。首先明确SQLServer中身份验证的种类和实现步骤，然后再熟悉为用户分配登录账号和权限的操作方法，对于SQLServer安全性的各种管理，尤其是对数据库访问控制操作有深入要求。要管理数据库安全性，必须了解各种账号和权限，因为安全性就是通过它们的分配来实现的。所以掌握它们的区别和用处非常重要。（一）SQLSERVER身份验证模式SQLSERVER身份验证模式指SQLSERVER如何处理用户名和密码的问题，SQLSERVER提供两种身份验证模式。1、Windows身份验证模式，在这种方式下，用户只可以使用Windows身份登陆连接到SQLServer，由Windows操作系统对客户端进行身份验证。我们知道，SQLServer和Windows同属于微软公司的产品。当使用Windows身份验证连接到SQLServer时，SQLServer使用Windows操作系统中的信息验证账户名和密码，用户不必重复提交登录名和密码。这种验证方式的弊端在于若采取B/S结构服务器，远程客户机无法连接到服务器，这时须使用混合验证模式。2、混合验证模式，即可以同时使用Windows身份验证和SQLServer身份验证。使用具体验证方式取决于在最初通信时使用的网络库。如果一个用户使用TCP/IP进行登录验证，则使用SQLServer身份验证；如果用户使用命名管道，则登录时将使用Windows身份验证。[1]图1SQLServer安全性决策树通过以上两种身份验证模式，用户如果想使用指定的登录名称和密码连接到SQLServer，SQLServer会按照图1所示的安全性决策树进行安全身份验证。本实验中要实现在采用B/S结构设计的销售管理系统中让不同的客户端用户能访问服务器的数据库资源，所以身份验证模式可以设置为“SQLServer和Windows身份验证模式”。（二）账号和权限1、登录帐户登录账户是让用户登录到SQLServer服务器中用的账号，如果用户不能登录SQLServer的服务器，也就不能访问该服务器上的数据库资源。在实验中，需要创建登录帐户logina～logine，让这些帐户都能登录数据库服务器。2、数据库用户一个SQLServer服务器下面可以建多个数据库。能登录到SQLServer服务器，不一定能访问到服务器中的数据库。在实验中，需要创建数据库用户userb～usere，使这些数据库用户都能访问sample数据库。3、角色为了便于管理数据库的的权限，SQLServer提供了若干“角色”，“角色”就是用一种方法来把用户集中到一个单元中，并在此单元上应用权限。SQLServer提供了预定义的服务器角色和数据库角色，也可以在数据库中创建用户自定义的数据库角色。在实验中，用到如下两个固定的服务器角色和数据库角色：sysadmin固定服务器角色的成员可以在数据库引擎中执行任何活动。db_backupoperator固定数据库角色的成员可以备份数据库。由于本实验中用户a需要访问控制全部服务器资源，即用户a要求完全的数据库服务器访问权限，所以用户a应设置为固定服务器角色sysadmin的成员之一，使之成为服务器的超级管理员。用户a的安全访问流程如图2所示。图2用户a安全访问流程用户b要能备份数据库，可以将其添加到数据库角色db_backupoperator中，用户b的安全访问流程如图3所示。用户c与用户d都要访问数据库中的表，所不同的是具体的访问对象及访问权限，在实验中可以创建两个自定义的数据库角色R1和R2，将用户userc、用户userd分别添加到R1角色R2角色中。4、权限在为用户和角色分配登录帐户后，还必须为他们分配权限以增强数据库的安全性。权限详细地说明了可以让用户使用哪些数据库对象，并可以对它们进行哪些处理。用户在数据库内的权限取决于用户帐户的权限和该用户所属的角色成员。在实验中为R1角色授予查询、修改products表的权限，为R2角色授予查询orders表的权限，为用户usere添加访问products表、orders表的权限。用户c～用户d访问数据库资源的控制方式如图4所示。图4用户c～用户e安全访问流程
三、实验过程
该实验需要每人PC机一台，操作系统为Win－dowsxp或win7，实验的数据库管理系统软件为SQLServer2005或SQLServer2008。请学生务必用每个用户的身份进行登录、比较操作以校验数据库安全访问控制实验过程的正确性。
四、实验总结
参考文献的格式是有国际标准和国家标准的，参考文献应该参照GB/T7714--2005著录，我们在精选相关的著名的文献资料，按顺序编码标注，依次列在论文的末尾。关注学术参考网查看更多优秀的参考文献，下面是小编整理的关于数据库论文国外参考文献，给大家阅读欣赏。
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中图分类号：TP311.52;G250.76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0177-02
1、网站数据库整体设计
1.1 网站需求分析
为了网站更方便管理与使用，需要满足三方面的需求：管理员、普通用户与游客。
管理员：相当于网站的root用户，拥有最大的权限和功能，是网站的维护者与管理者.。
普通用户：网站的主要服务对象，通过注册即可以享受网站提供的所有服务，拥有按关键字搜索新闻、相关论文，发表和查看留言以及修改个人信息和网站投票的权限。
游客：网站的潜在用户，无需注册就可以搜索新闻和论文，但没有下载和留言的权限。
1.2 数据库逻辑结构设计
根据不同权限用户的需求分析，本网站逻辑结构主要由角色表、用户表、新闻表、公告表、留言表、论文表等组成。数据库中各个数据表的关系见图1。
1.3 访问数据库的设计与实现
本网站对于数据库访问、连接的设计与实现，由类SQLHelper完成。在SQLHelper类中，将数据库的链接作为整个网站工程的全局变量，将其存放于web.config这个配置文件中，连接代码编写于配置节/中。
2、论文数字图书馆网站模块的设计与实现
本论文所设计的数字化图书馆网站分为用户注册模块、用户管理模块、检索模块、用户信息中心模块、新闻与公告模块、论文模块和网站前台模块。
2.1 用户注册模块
本网站所涉及的用户有两种权限，体现在数据库中的User表中的RoleID字段，字段为1代表用户具有管理员权限。字段为2代表用户具有普通用户权限。
网站的注册模块由页面Register.aspx来实现。需要填写新注册用户的各项基本信息。限定必填项的信息不能为空，此外，用户电子邮件、电话等的格式必须符合要求。
用户填好信息单击确定进入信息确认页面CommitRegister.aspx。此页面包含两部分功能，第一部分是确认之前所填写的注册信息是否有误，，第二部分是用户照片上传功能，用户可以不选择上传头像或是上传任意自己喜欢的图片作为自己的头像。增加用户头像的上传功能可以使数字化网站更加生动活泼，增强用户与网站的互动性。
2.2 用户管理模块
用户管理模块只有管理员才有权限显示，管理员可以表格形式显示所有用户名单及信息，可以添加新用户及赋予管理员权限，可以修改其他用户的基本信息，也可以手动删除用户，还可以单独显示某个用户的完整信息。用户管理页面是通过UserManage.aspx页面来实现的。
2.3 检索模块
本网站的检索模块包括论文和新闻的检索查询，采用关键字查询方式检索。
检索功能由Searchthesis.aspx页面和Search.aspx页面实现完成，运用GridView控件与数据库的论文表和新闻表进行绑定来显示用户所检索的结果。检索的关键字填写在TextBox控件中。
当用户或游客打开网站时，可以在搜索功能区键入想要查找的关键字，点击搜索按钮，即可从底层SQL server数据库中查询到所有满足此搜索关键词的论文或新闻。
2.4 用户信息中心模块
模块位于网站的左侧，需要用户登陆才能显示，为用户提供修改与查看个人信息，重设密码等功能。
EditUserPwd.aspx页面可以实现用户修改密码的功能，在页面中包括四个TextBox控件，用户需要按照顺序在控件中分别键入用户名称、旧密码、新密码、确认密码。一旦EditUserPwd.aspx页面打开，即调用预先编好的函数Page_Load(object sender,EventArgs e)，函数通过初始化即可在第一个TextBox控件中显示用户名称，无需用户手动填写。
2.5 新闻与公告模块
新闻模块的功能包括：新闻的显示、添加、修改、删除、查看。由NewsManage.aspx页面实现，为管理员权限功能。
公告模块的设计与新闻模块类似，但功能更为简单，管理员可以通过此模块添加和修改网站首页公告栏的标题与内容，由Notice.aspx页面来实现。
此外，管理员还可以对用户留言进行管理，由leaveword Manage.aspx页面来实现。
用户的留言功能由leaveword.aspx页面实现完成，用户可以对自己感兴趣的新闻或论文留言，管理员可以查看这些留言以便于更好的了解用户需求。
2.6 论文模块
论文模块功能与新闻模块一致，不同的是，增加了论文上传功能。
论文的上传功能由页面AddThesis.aspx来实现，在此页面中包括三个TextBox控件，他们的作用是用来添加新论文的标题、关键词及摘要，以供普通用户查询。此外，在三个TextBox控件下方设置一个FileUpload控件，他的作用是管理员可以从本地计算机上选择论文并上传。
在所有操作完成后，管理员即可单击下方的确定按钮，将论文标题、关键词及摘要上传。上传后的论文不以该论文名称来命名存储，而是以添加进数据库论文表中的ThesisID来命名，避免所上传的新论文与原有论文的名称重复，并自动将论文格式转化为word格式。
2.7 网站前台模块
网站前台模块是网站的主体模块，也是服务模块，是普通用户和游客的操作模块。主要包括热点新闻区、操作区、公告区和用户区四个部分。主要在主页面main.aspx实现完成。
2.7.1 热点新闻区
热点新闻区位于主页面左下方，由NewsUC.ascx控件来完成与实现。
该分支模块的主要功能是以循环滚动的形式显示网站最新的10条新闻。显示新闻由DataList控件实现，绑定的是新闻表中的标题。新闻的循环滚动功能由客户端代码来实现。
2.7.2 操作区
操作区主要包括以下几个功能：按照标题搜索相关新闻，按照关键词搜索所需论文，游客还可以通过注册成为新用户；管理员与普通用户可通过用户名和密码登陆网站，拥有属于自己的权限。此操作区由用户控件OperationUC.ascx来设计与实现。
操作功能区实现方法如下：第一步判断是否有用户登录，即判断Session[“UserID”]的值是否是一个空值。假如Session[“UserID”]的值不为空，则表示已有用户登陆。第二步，根据登陆用户的角色加载与之角色相对应的操作功能区。具体来讲，若Session[“UserID”]=1，则对应加载管理员的操作功能区，如果Session[“UserID”]=2，则对应加载普通用户的操作功能区。
2.7.3 公告区
公告区由对应控件NotifyUC.ascx来设计实现。
主页面初始化时，用户控件NotifyUC.ascx通过初始化函数来显示公告栏的信息，调用BindNotifyData()来从底层数据库的公告表中获取公告标题和内容，运用SqlDataReader对象dr来保存获取结果。使用时，通过读取对象dr中的公告标题和内容显示在公告栏中。
2.7.4 用户区
用户区包括普通用户区与管理员用户区。
普通用户区主要包括：查看个人信息，修改登录密码和参与网站投票几种功能。
管理员用户区除了普通用户的功能以外，还增加了新闻管理、投票管理、用户管理和论文管理等功能。
3、结语
本文基于数字化图书馆的设计要求，以及管理员、普通用户和游客三方面的需求，最终完成了预计的功能和模块设计。实现了最新图书馆新闻、下载论文阅读软件、查找与下载论文、投票、留言等多种功能。
参考文献
实现B/S结构的管理信息系统涉及到的技术可以分为两个方面：服务器端技术和客户端技术。客户端技术主要涉及HTML、JavaScript等与网页设计制作有关的内容显示技术;服务器端技术主要涉及Web服务器技术、数据库访问等与内容生成相关的技术，目前服务器端技术可以划分为基于Windows平台的ASP技术和基于JAVA平台的JSP技术。论文针对后者进行讨论，主要讨论了构建B/S结构的日常教学管理系统所涉及的关键技术：Tomcat/Web服务器技术、Sql Server数据库技术、JSP技术、JavaScript客户端技术。
论文的主要工作体现在如下方面：
一是总结目前Web程序开发过程中采用的典型模式，仔细分析了笔者工作单位日常教学管理的特点和规律，提出了Web环境下B/S结构的学校毕业论文管理系统的基本方案。
二是按照软件开发过程的时间主线及软件工程的传统方法给出了“基于B/S结构的毕业论文管理系统”在设计和开发过程中的需求分析及功能设计报告、代码类设计说明、JSP文件设计说明、数据库设计说明，管理系统的总体设计开发环境设计jdk1.6.0_07.JDK（Java Developer’s Kit）是sun公司推出的Java开发工具集。MyEelipse中集成了此工具，也可不单独安装。JSP容器： apache-tomcat-6.0.18，Tomcat服务器是一个免费的开放源代码的Web应用服务器，它是Apache软件基金会 （APache Software Foundation）的Jakarta项目中的一个核心项目，由APache、sun和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有Sun的参与和支持，最新的Servfet和JSP规范总是能在Tomcat中得到体现，Tomcat支持最新的Servlet2.4和 JSP2.0规范。因为Tomcat技术先进、性能稳定且免费，因而深受Java爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的web应用服务器。
一、数据库 SQL Server 2000
SQL Server 是一个后台数据库管理系统，它功能强大，操作简便，日益为广大数据库用户所喜爱，越来越多的开发工具提供了与SQL Server的接口。SQL Server是一个关系数据库管理系统，它最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate三家公司共同开发的，于1988年推出了第一个OS/2版本。在Windows NT推出后，Microsoft与Sybase在SQL Server的开发上就分道扬镳了，Microsoft将SQL Server移植到Windows NT系统上，专注于开发推广SQL Server的Windows NT版本。SQL Server 2000是Microsoft公司推出的SQL Server数据库管理系统的最新版本，该版本继承了SQL Server 7.0版本的优点，同时又比它增加了许多更先进的功能，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。
二、数据库的设计
1.数据库是信息系统的核心和基础，把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的功能，使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。2.数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在。3.数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分。4.数据库设计涉及的相关技术和知识：数据库的基本知识和数据库设计技术;计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧;软件工程的原理和方法;应用领域的知识。
三、遇到的问题及解决方案
1.中文显示问题，刚开始编写代码时，不能输入中文，也不能在屏幕上显示，只能输入字母。问题解决办法：在编码的最前面加上：<%@ page contentType="text/html;charset=gb2312"%>。2.会话状态及用户权限管理。为什么需要会话跟踪？在web服务器端编程中，会话状态管理是一个经常必须考虑的重要问题。HTTP是一种无状态协议，即站点服务器将网页的每个HTTP请求都当作独立的请求，服务器不保留与以前的请求有关的信息，即使它们只早于当前请求几秒钟，因此它与FTP、Telnet等协议是不同的。HTTP这种无法记忆先前请求的缺陷使得编写某些应用程序非常困难，比如当用户登录系统后，根据用户类型的不同应得到不同的服务，有不同的访问权限，但服务器如何才能在用户登录后记住用户是属于哪个用户组呢？为了跟踪用户的操作状态，ASP应用session对象，JSP使用一个叫做HttpSession的对象实现同样的功能，统称为会话机制。本系统实现了用户的帐号管理、权限管理、新闻通知、论文的出题和选题、文档的上传与下载、自动生成统计表格、成绩管理等功能。这一系统的开发，让我学到了许多新知识、新技术，让我把所学的课堂知识得以充分的融合运用，让我对软件的开发与控制过程有了更深一步的理解。
关键词：关联数据；知识组织；语义网
传统知识组织在文献信息组织与检索中发挥了巨大的作用，随着计算机技术以及语义网技术的发展，对知识组织的研究将更加深入，如何丰富和拓展知识组织的结构和功能，如何深度序化信息资源的内部属性和特征，无缝的链接相关的信息资源，消除信息孤岛使其富含语义，如何有效的整合、序化异构、动态变化的网络信息资源将成为知识组织研究的热点。关联数据作为轻量级的语义网实现方法，自2006年由Tim Bern
ers-Lee[1]提出以来备受关注，逐渐成为图情界的翘楚，关联数据以通用框架RDF描述信息资源，关注的焦点放在信息本身而不是承载信息的页面或是信息的访问接口，组织的对象直接深入到细粒度级的具有语义信息的实体，为每个信息实体定义唯一的URI，使用RDF链接相关的实体从而构建关联关系，揭示信息间的语义隐含，到达语义揭示的目的。鉴于关联数据的特性以及它在知识组织、信息聚合等方面的突出表现，本文以关联数据为视角，探索知识组织的新方法，通过关联数据的应用实现知识组织的语义化、标准化，以促进知识组织的新发展。
一、关联数据在知识组织中应用的优势
（一）关联数据一种轻量级的语义网实现方法，结构简单适合混搭。关联数据设计的技术主要是统一资源定位符（URI）、超文本传输协议（HTTP）和RDF资源框架。关联技术没有定义特定的实现方式和技术，只是提出了的原则和要求，只要遵循四个原则即可[2]：使用URI作为任何事物的标识名称、通过
HTTP协议，任何人都可以访问这一事物、以RDF的形式提供有用的信息、尽可能多的提供相关的URI链接。简单来说就是使用RDF框架描述信息资源，通过HTTP的方式去访问，利用
RDF链接的信息导航到更多的相关信息。
（二）信息之间的语义更加明显，不仅是单纯的知识链接。关联数据本身不会给信息增加任何语义含义，其在底层数据间构建了信息之间的链接，以携带语义的形式展现给用户，通过将目前文档web转化成数据的Web，并在不同的数据间通过
URI建立关联，最终实现信息资源有效整合。
（三）关联数据采用标准化的RDF描述信息资源。RDF是一种用来描述Web上资源的语言，将一个资源描述成一组三元组（主语，谓语，宾语），主语用来表示需要描述的资源，谓语用来表示主语的某个属性或者某个关系，宾语表示了属性的值[3]。主语、谓语都可以用 HTTP URI来表示，其中宾语也可以用 HTTP URI 标识另一个资源。例如：Yantai University（主语）is
located（谓语） in Yantai（宾语）。主体和客体都是一个独立的类资源，都有自己的HTTP URI标示符，通过查看“Yantai Univer
siyt”的描述，还可以链接到客体“Yantai”的具体描述的信息，同时“Yantai”还有自己的属性值可供参引。
二、基于关联数据的知识组织模型
关联数据主要使用URI，HTTP，RDF 等语义网技术来实现，使信息组织更加细化、结构化和语义化，同时能够支持机器理解和处理，另外，其统一的数据模型（RDF）、统一的存取API
（RDF/SPARQL）、统一的HTTP URI标识，为信息对象的整合和组织提供了统一的标准，使得在开发应用的时候可以考虑使用几个平台的混搭。本文设计了一个基于关联数据的知识组织的技术体系，为知识组织提供新的研究方法和思路。
图1 基于关联数据的知识组织层次模型
从图1可以得出，基于关联数据的知识组织框架可以分为底层数据源、语义标引层、RDF数据关联层、信息资源应用层，如下对四个层次进行介绍。
（一）底层数据源的组织。数据源主要包括：来自不同领域的信息资源，可以是图书的出版社、科学出版物的刊号、地名、人名、等具体化的数据资源；同时也可以是早已成型的关系数据库系统中的数据，如：图书馆的图书目录数据库、企业内部资源的数据库、科研机构的知识管理系统。这两者是目前为止比较受欢迎的关联数据底层数据源的组织形式，如果将这些信息源进行整合、组织，以关联数据的形式出去将会有惊人的发现。在此笔者将底层数据分为如下三类。（1）易于检索的结构化数据。这类数据主要设计到存储在关系数据库中的结构化数据，已经有了成型的数据模型。（2）分散的异构的网络信息资源。主要指分布在网络上，以html网页的形式表达的、异构的、分散的、形式多样的数据，对这些数据的聚合难度相对来说比较大，要进行充分的分析、预处理。（3）静态的结构化数据。主要包括了CSV、Excel、BibTeX格式的文件，这些文件要通过RD
Fizing等工具转换成为RDF格式的数据，然后存储到RDF数据库中。
（二）信息的语义标引。语义标注是使用计算机可理解的属性来描述资源，目前的语义标注中，标注往往是针对特定的应用，不能根据不同数据的特点而灵活变换标注方法，如领域本体只是针对特定的领域内的信息资源来标注、概念化信息资源。进一步而言，标注方法只能标注相互独立的数据信息，涉及到数据之间的相互依赖、相互关联时，往往不能明确的标注这种依赖关系。本文讨论的关联数据采用的是RDF三元组来描述资源，其中包括了“主体”，“谓语”，“客体”，使用规范的词表标注三元组陈述的“谓语”，不仅灵活的描述了信息资源，信息资源间的相互依赖关系清晰的展现了出来。RDF仅仅使用特定命名和值来表达与资源有关的简单声明，很大程度上了限制了用户的使用范围，比如说定义Person类了来描述人，定义Orga
nization类来描述机构等，因此需要扩展更多的词表。DC、
FOAF、OWL、SKOS等规范的词表扩展了RDF/RDFS的描述能力，作为关联数据集和用户之间的桥梁得到了很好的应用，充实饱满的描述了信息资源。
（三） RDF数据关联层。RDF数据关联层是通过数据集内部的URI来实现，一个RDF三元组描述了一个数据对象，这个数据对象的客体或者主体在其他RDF三元组中也有类似的描述或者相依赖的资源，这样就需要构建这两个RDF数据描述间的关联，此中情况只是针对本地数据库中的信息资源。另一个情况扩展其他开放的关联数据集，因为这些数据集之间已经形成了很好的数据链接，研究者只需要获得相关对象的URI就可以链接到他们的数据集，从而把自己的数据集中的相关信息进行扩展。当把开放的数据集作为链接的潜在候选目标时，如下几点应该考虑在内：（1）目标数据集中的主要领域是什么。（2）所链接的数据集中对象的URIs是否稳定、保持不变。（3）目标数据集和它的命名空间是否保持一致、不会随时变化。（4）目标数据集中的RDF links是否和其他关联数据集保持无缝的链接，没有死链接或者空节点。
（四）信息资源应用层。为关联数据的资源主要是通过以下方式浏览和检索。（1）关联数据主要是以URI来标识数据对象的，通过HTTP参引可以找到相应的资源RDF描述，通过数据间的RDF链接在这些相关的数据源间导航，获得用户感兴趣的知识。（2）后的信息资源以RDF的形式呈现，使得一些基于RDF的浏览器插件成为佼佼者，比如Tabulator
Browser、OpenLink RDF Browser插件在浏览关联数据方面发挥了很大的优势。（3）SPARQL是为RDF开发的一种查询语言和数据获取协议，能够接收客户端的查询请求，可以在关联数据源中像SQL那样查询，并把结果反馈给用户，如Wikipedia、GeoNames、MusicBrainz、DBLP bibliography这些数据集都支持这种SPARQL端点查询访问模式。
三、学术论文特色数据资源的知识组织的实例
（一）学术论文特色知识库的系统结构。为了验证前文提出关联数据在知识组织中的优势及框架的合理性，本文以“烟台大学图书馆学术论文数据库”为背景，构建了基于关联数据的特色知识库，遵循关联数据的基本原则，揭示信息资源之间的内在语义关联。
图2 学术论文知识库系统模型
鉴于学术论文数据库的特点，采用D2R的方式将学位论文数据成富含语义的关联数据。D2R Server是一个HTTP Server，支持将关系数据库中的内容成为RDF描述形式的关联数据。D2R提供一种可定制的映射文件：D2RQ Mapping 文件，该映射文件将关系数据库的数据转换为虚拟的 RDF 数据进行访问，其中表的名字转换成了映射文件中的类（d2rq：ClassMaps）、表中的列转换成映射文件中的属性（d2rq：Property
Bridges），通过映射文件中这两个类和属性来表示关系数据库中的数据表间的关系以及表内不同属性的关系。在用户在前台请求相关的信息实体时，D2RQ Mapping 文件会映射到关系数据库，将查询结果转换为RDF描述的实体、属性反馈给前台界面。
（二） 学术论文资源的建模。以“烟台大学图书馆学术论文数据库”为主要数据源，对信息进行了预处理，归纳为论文、作者、论文主题、组织机构、论文所属期刊五种实体类型，如下图是它们的关系图。
图3 实体关系图
本文采用SQL Server作为底层数据的存储容器，上述几个实体类分别包含了各自的数据项，在关系数据库建立相应的表存储，如：Papers、Persons、Topic、Department、Periodical表。在后台处理的时候还要考虑数据实体间的关联，Paper表中的作者字段必须和Persons表中的作者字段相关联、Topics表中的论文名称需关联Papers表中的论文名等等。
（三）学术论文特色知识库的实现。实现了底层数据的组织以后，就要采用D2R的方式将SQL Server关系数据库的数据成为RDF描述数据，这样才能使关系数据库中的数据富含语义，数据之间形成链接的数据网。其实在通过D2R形式关系数据的时候，所形成的D2RQ Mapping映射文件将关系数据虚拟成为RDF格式，在上层浏览、查询的时候通过此映射文件对关系数据库进行操作。
本实例使用的是SQL Server数据库，需要把SQL Server的驱动包放到D2R Server的lib下，在进行浏览、查询的时候才能驱动数据库。然后需要运行生成映射文件的脚本：gener
ate-Mapping [-u username] [-p password] [-d driverclass] [-o out
file.n3] [-b base uri] jdbcURL，参数的意义为：数据库的登录名、数据库登录密码、驱动名称、输出映射文件名、JDBC链接数据库的URL。此脚本运行后生成一个对应关系数据库的映射文件linkeddata.n3文件，用来实现上层关联数据的展示和查询。
其D2RQ Mapping是基于RDFS和OWL进行描述的，自动生成的与关系数据的映射文件显得简单、粗糙。表之间的约束关系、关联关系没有形成很好的链接，谓词的也是默认的表中列的值，在表达语义方面显得苍白无力，与外部数据源间的链接也需要用词表来描述。如下
实例中用到的部分词表有dc：title表示论文的题目，dc：data的日期，dc：author论文的作者，dc：Description对论文的描述，foaf：person说明这个类是用来描述人的，foaf：knows描述与此人有关系的人， skos：PrimaySubject描述该文献的主题，
vcard：locality描述机构的位置。这些规范词表的使用规范了对数据的描述，更容易让人明白要表达的关系，另外采用规范的词表来描述，使机器也能很好的识别，关联数据的共享和重复利用变得更加容易。
（四）结果分析。本实例经过D2R后的关系数据库，使得信息资源使用RDF描述，并且富含语义，能比较好的展示数据之间的语义关联。linked data技术在知识组织中的运用，使得用户可以通过HTML浏览关联数据，还可以通过SPARQL语言实现对关联数据的查询。Linked data不仅可以整合内部相关的信息，使其深度序化，还实现了与外部相关数据的关联，对分布式异构的网络资源的整合提出了很好的解决办法。准备好数据后在D2R的路径下启动服务器，运行命令d2r-server linked
data.n3，在浏览器中输入：http：//127.0.0.1：2020/，即可进行关联数据的浏览。以一个作者的数据为例，如下图4所示。关联数据化后的作者元数据的属性和实体都是比较灵活的，都有与之相关的URI导航到作者的所属部门、发表的其他论文、合作者等等相关的信息。
图4 关联数据化的作者详细信息
其中http：//localhost：2020/data/persons/1是实体的唯一
URI，分别用实体和属性来描述实体的，点击图4中属性dc：cre
ator，可以导航到作者的描述。
图 5 关联数据化的论文信息
SPARQL是W3C的RDF数据工作组设计的一种查询语言和协议，用于RDF数据的查询。本实例也支持基于
SPARQL检索。图6中检索的内容是：在烟台大学图书馆2000年以后发表的学术论文。
图6 基于SPARQL语言的查询界面
结论：本文利用关联数据对烟台大学图书馆学术论文数据库再组织，实现了关联数据的html导航浏览、SPARQL检索服务。深层次的序化了学术论文的关联关系，发掘学术论文中隐含的语义信息，比如说学术论文所属作者的合作关系、学术论文主题相关性、作者所属部门的关联等等，无缝的链接相关的信息资源，消除信息孤岛使其富含语义，以知识链的形式呈现。
关联数据一种轻量级的语义网实现方法，结构简单适合混搭，没有定义特定的实现方式和技术，只是提出了的原则和要求，因此可以不受技术的限制，定制化自己的实现平台，其强调语义关联、数据网络，无疑将成为未来信息聚合、知识呈现的佼佼者。关联数据的发展带来了语义网的普及，基于 RDF形式存在的数据也会不断增多，如何消费关联数据、如何使用
SPARQL语言进行语义发现将会成为研究热点。
参考文献：
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关键词：数字电视，图文信息，接口
1引言
数字电视图文信息服务系统建立的目的主要是为了更好的给用户提供所需的关于医疗卫生、教育教学、农产品价格和供求等相关信息，对信息资源做到集中管理、共享访问，最终形成一个有一定规模的图文信息服务系统。论文参考，图文信息。为了使各部分模块之间能够顺畅的衔接，本文介绍了数字电视图文信息服务系统接口的设计方案。
2图文信息服务系统外部接口的设计
2.1与门户的接口
图文资源中心作为一个独立的平台，与门户登陆系统之间通过接口传送机顶盒登陆数据信息，如图1所示。
图1 门户系统接口结构图
门户系统接口：功能是获得当前机顶盒的MAC地址。论文参考，图文信息。
接口协议：通信采集用HTTP协议，通信的数据格式采用XML1.0标准。
2.2与合作方网站的接口
对于开放站点数据库的合作方，由于不同的合作方其数据库结构也不尽相同，因此在图文采集子系统的数据迁移模块中，分析合作方数据库结构的协议需要与开放站点做接口。
传输数据：合作方向资源中心提供的信息数据。
接口协议：合作方数据源的数据格式协议。论文参考，图文信息。与开发站点数据库的通信采集JDBC2.0标准；与XML格式数据源通信，数据格式采用XML1.0标准。
2.3短信平台接口
此接口留待扩展，当用户选择接收手机短信时，有新的留言信息会有手机短信提示，可和现有的短信平台对接，实现图文的短信增值。
传输数据：留言发件人、留言标题、留言正文。
接口协议：与留言系统数据库的通信采集JDBC2.0标准；与短信平台接口数据格式符合短信平台的协议。
2.4与中小学教育信息系统（PSTIM）接口
2.4.1数据同步
数据同步部分主要功能是基于TCP协议建立socket连接的方式，将中小学教育信息系统中的年级、年级所学科目、年级所学科目版本、知识点、教学周等信息传递过来，并将此信息转化为图文栏目层次的数据关系，通过此关系可以对学习资料图文信息进行组织。在图文中PSTIM传递而来的数据将组成为图文中一个子系统进行管理。
1.接口结构图
图2PSTIM门户系统接口结构图
2.协议和规范：
TCP协议：从PSTIM中获取数据采用的协议。
JDBC：数据转入图文数据库中遵守的规范。
HTTP：接口程序与图文数据库通信采用的协议。
3.接口实现：
接口实现分为五个模块(类)：中间表、socket通信模块、传输数据分析模块、数据结构转化模块、图文库操作模块。论文参考，图文信息。
1) 中间表：
图3 接口图文与中小学教育数据结构图
2) Socket通信模块：
采用成熟的基于TCP协议的socket通信的代码搭建。根据双方沟通和《教学管理系统与EPG等系统的接口协议.》文档，接口同步程序作为socket通信的客户端。论文参考，图文信息。根据配置的IP和PORT向服务端发送数据请求。论文参考，图文信息。服务端数据发生变化由系统外通知，数据通信请求由手动方式触发。
3) 传输数据分析模块：
传输数据分析类根据文档《教学管理系统与EPG等系统的接口协议》制定数据传输协议编写。
4) 数据结构转化模块：
数据结构转化完毕后在栏目表中层次结构为：中小学教育信息系统－>年级－>年级所学科目－>年级所学科目版本－>知识点－>图文学习资料。转化完毕在图文中中小教学系统传递而来的数据作为一个图文中一个子系统进行管理。
数据同步完毕后在接口图文与中小学教育表中层次结构为年级－>年级所学科目－>年级所学科目版本－>知识点。
5) 图文库操作模块：
该模块主要由操作栏目和操作接口图文与中小学教育两个表。功能分为：
a) 对这两个表进行插入、修改、更新操作。
b) 获得同步数据在图文中所属的rootid。
c) 删除栏目（删除其下所有子栏目和信息）。
3总结
数字电视图文信息服务系统为数字电视增值业务的发展提供了更为广阔的平台，设计适合信息服务平台各类信息模块联接的接口，是图文信息服务系统中的重中之重。本文所设计的方案，满足了各模块之间的信息交互，为数字电视增值业务的发展奠定了坚实的技术基础。
参考文献：
[1]邓晓燕.广播电视台图文信息频道制播系统的升级和改版初探[J]. 技术与市场,2009,(04).
1．
本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述
1.1．课题背景简介
随着WWW应用领域的不断拓展,人们已不满足于只用Web服务器浏览和静态的信息,人们需要通过它发表意见、查询数据甚至进行网上购物。原来的静态Web页面已经满足不了用户对信息服务的动态性、交互性的要求。这就迫切需要实现Web与数据库的交互。
Web与数据库这两者结合意味Web数据库将存储和管理大量重要数据，然儿一但它们被盗用或篡改，可能会带来巨大的政治和经济损失。基于广域网的Web数据库访问会带来很大的安全问题。首先是数据库的非法访问；另一方面数据通过网络传输，可能被截取、篡改。还有黑客的攻击可能使系统瘫痪。
在动态Web不断发展的今天，人们对其依赖性也越来越强，但由于其开放性，在设计时对与信息的保密和系统的安全考虑不完备，及人们对保护数据库的安全意识薄弱，造成现在数据库攻击与破坏事件层出不穷，给人们的日常生活和经济活动造成了很大麻烦。因此，研究网络环境下的Web数据库系统的安全保障已经成为了重要的课题。
1.2．课题发展现状
目前Web技术与数据库管理系统(DBMS)相互融合的研究已成为热点研究方向之一。但是由于Internet本身并没有提供任何安全机制，所以Web数据库系统对于外界攻击的防卫能力显得十分脆弱，以至Web数据库被攻击事件屡有发生。
1.2.1．Web数据库系统的产生与发展
随着互联网Internet的不断发展，以及网上信息呈几何级数的增加，同时由于传统的数据库管理系统中的数据库资源不能被Web直接访问，影响了数据库资源的共享。如何将分布在Internet上的大量信息有效的管理起来，如何使现有的数据库中的信息到Internet上，而且使的信息具有交互性、动态性和实时性，也就是将Web技术和数据库技术想结合，开发动态的Web数据库应用，成为当今Web技术研究的热点所在。数据库技术适于对大量的数据进行组织管理，Web技术拥有较好的信息途径，这两种技术天然的互补性决定其相互融合成为技术发展的必然趋势。
1.2.2．Web数据库应用系统安全威胁分析
为了让数据库能为处于网络上的用户服务而暴露在网络中，网络上的任何用户都可以访问这个数据库，这种情况下对数据库访问的控制只能通过用户控制既用户名/密码来进行。任何知道密码的拥护都可以访问，这增加了密码保护管理的难度，同时用户名/密码通过Internet传输很容易被人窃取。
其次，数据应用放读取的数据是通过Web传输，而这些数据缺乏有效的安全措施保护，从而可能被截取、篡改。
另外，Web数据库中存储着大量的数据信息，往往成为信息系统的关键，这就需要数据库及数据库所在的计算机能够安全运行。数据库放在Internet中很容易受到黑客的各种攻击。
随着网络信息系统的应用，数据库远程访问的安全问题日益突出。这个问题可采用网络传输加密，用户身份认证等安全措施解决。但由于日前的主
审计
防
认
数
访
用户
火
证
据
问
墙
服
加
控
Web数据库服务器
务
密
制
备份
图1数据库安全模型
流数据的网络传输部分都由数据库厂家来完成，恰恰缺少这些安全措施，因此上述安全技术在普通的数据库系统中难以直接应用。另外利用操作系统和数据库管理系统提供的安全保护功能是常用的数据库安全解决方案。但是Internet本身并没有提供任何安全机制，只要Web站点和Internet连通，就可能被任何人访问。
Web数据库受到的威胁大致包括泄漏、窃取、窜改、冒充、延迟、重传、遗失、越权存取数据、否认已收送数据及侵犯隐私权等。
1.2.3．数据库安全结构模型
Web数据库安全威胁涉及许多方面，我们认为安全措施应综合考虑，具体可以采用下列技术措施：(1)安装防火墙；(2)身份认证和数据完整性认证服务；(3)对机密敏感的数据进行加密存储和传输；(4)访问控制机制；(5)安全审计和监视追踪技术；(6)数据库备份与故障恢复。Web数据库安全模型见图5。
1.3．文献综述
文献一：窦丽华，蒋庆华，等.基于Web的信息系统安全研究.北京理工大学学报.2002.6，22(3)：361-363.
摘要：研究基于Web的信息系统的安全问题及如何充分并合理地利用操作系统、Web服务器和数据库管理系统所提供的安全设置，以有效地保证信息系统的安全性.利用应用程序所具有的灵活性，可以弥补操作系统、Web服务器和数据库管理系统的安全漏洞，结合某单位业务信息系统的案例，分别从操作系统、Web服务器、数据库管理系统、应用程序4个方面对安全问题进行分析，同时给出了建议.
文献二：曾爱林.基于Web的网络数据安全体系的建立与完善.湘潭师范学院学报.2004.6，26(2)：69-72.
摘要：随着Web数据库的应用越来越广泛，Web数据库的安全问题日益突出.本文从介绍几种流行的Web数据库访问技术出发，针对Web数据库的安全问题，建立一个Web数据库安全体系的初步模型，并指出安全问题应以预防为主,应该在构建Web数据库服务器时，及时进行漏洞检测、风险评估,根据检测结果，有意识地加强数据库服务器某方面的防范措施.
文献三：王惠琴，李明，王燕.基于Web的数据库安全管理技术与实现.2001.4.27
(3)：61-67.
摘要：随着
Internet/Intranet
技术的发展和普及,Web数据库已逐步取代基于传统的
Client/Server
模式的数据库系统,因此对于基于Web的数据库安全管理技术的研究具有实际意义.介绍了目前常用的几种Web数据库的连接技术，并结合ASP技术对如何利用防火墙、身份认证、授权控制、监视跟踪、存储过程、审计、备份与故障恢复等技术来实现数据库的安全管理进行了详细的阐述.
文献四：王燕，李明，王惠琴.Web数据库的连接技术及安全控制.计算机工程与应用.2001.2，P126-128.
摘要：随着
Internet/Intranet
技术的发展和普及，Web
数据库必将逐步取代基于传统的
Client/Server
模式的数据库系统.对于数据库与Web技术融合的研究具有实际意义.文章就目前常用的几种Web数据库的连接技术进行对比分析，并对利用ASP技术实现Web与数据库的连接和Web数据库系统的安全控制进行了详细阐述.
文献五：吴春明，郑志强.基于Web数据库加密研究.西南农业大学学报.2004.4，26(2)：121-126.
摘要：计算机和网络技术的广泛应用，给信息安全提出了更高的要求,在信息系统开发设计过程中，安全性能总是被放在首要的位置，成为信息系统生存的关键.数据库是基于WEB信息系统的核心组成部分,面临来自外部和内部的双重威胁，对其进行加密处理，是进行数据保护的有效手段.文章提出了一种基于JCE的WEB数据库加密模型，并对模型进行了行为分析及安全性分析.
文献六：帅兵.Web数据库系统开发技术研究.安徽机电学院学报.2001.6，16(2)：29-32.
摘要：利用Web服务器的信息服务能力和数据库服务器的数据管理能力来构造信息服务系统已成为人们关注的热点，其开发技术的关键是数据库网关的实现.介绍了目前采用的传统Web数据库解决方案中数据库网关实现几种技术：CGI、IDC、ASP、JDBC，并分析了其缺点，提出了一种的新的Web数据库解决方案.
文献七：徐锋，吕建.Web安全中的信任管理研究与进展.软件学报.2002.13.(11)：2058-2064.
摘要：信任管理是当前
Web
安全研究的热点.介绍了信任管理思想的出现,给出了信任管理的概念和模型，并概述了几个典型的信任管理系统和信任度评估模型.讨论了当前研究存在的问题以及今后的研究方向.
文献八：韩效鹏，官法明，等.关于Web数据库安全性问题探讨.胜利油田师范专科学校学报.2004.12.18(4)83-85.
摘要：按照DBMS对数据库安全管理的思想，在基于Windows环境的Web数据库应用中，安全控制问题主要包括如何有效地对通过页面访问的数据库中的数据进行保护，实现数据库级别的分权限访问等.在实施过程中，可使用用户身份认证、授权控制、使用日志监视数据库、参数化存储过程等安全管理技术来构筑管理信息系统的安全体系.
文献九：杨成，王恒山，张乾宇.Web数据库在线维护方法研究.
上海理工大学学报.2003.6.27(4)：40-43.
摘要：本文讨论了结合互联网数据中心(IDC)的服务器托管形式下对网站Web数据库在线维护的形式和内容.并以上海理工大学管理学院学院网站为例，介绍了如何利用JSP动态网页编程语言和JavaBeans来方便、快捷地实现对学院网站Web数据库在线维护功能.
文献十：贺红，徐宝文.Web信息系统的安全隐患与网络管理员对策.计算机工程与应用.2005.18，P151-153.
摘要：基于Web的信息系统安全性体系大致分为网络系统、操作系统、Web服务器及应用程序和Web数据库等多个层次，该文分别阐述了造成各层次安全隐患的主要原因，以及从网络管理员的角度出发，在各安全层次上消除和减少安全隐患的实用性安全对策.
2．设计(论文)要解决的问题和拟采用的研究方法（论文框架）
2.1．Web数据库应用系统要解决的问题
2.1.1．用户身份认证
基于Web的数据库应用系统中包含大量的敏感数据和机密数据，为保证系统数据在存储时和网络传输时不被未经授权的用户访问或解读，可以利用用户名来标明用户身份，经系统鉴别用户的合法性后，再利用口令进一步核实用户身份。为保证口令的安全性，在口令的提交过程中，可以利用安全套接字协议（SSL），通过使用公共密钥和对称性加密提供非公开通信、身份验证和消息集成。
2.1.2．授权控制
经身份认证的合法用户根据自己的权限来访问系统，因此用户的授权管理机制甚为重要，其严密性将直接影响整个系统的安全性。在该安全体系中，可以利用Windows
NT的NTFS和DBMS的用户角色在不同层次分别对用户权限进行限制。
2.1.3．监视跟踪
日志系统具有综合数据记录功能和自动分类检索能力。完整的日志不仅要包括用户的各项操作，而且还要包括网络中数据接受的正确性、有效性及合法性的检查结果，为日后网络安全分析提供可靠的依据。
2.1.4．存储过程
在基于Web的数据库应用系统中，可通过建立参数化的存储过程实现数据库的访问，这通常是增强Web安全的一个最佳方案。
2.1.5．输出数据HTML编码
输出数据HTML编码是指在将任何数据返回给用户前应采用HTML编码，以防止跨站点的脚本攻击。因为攻击一旦破坏了数据库，便可向记录中输入脚本，次脚本随后返回给用户并在浏览器中执行。通过HTML编码，可将大数脚本命令自动转换为无害文本。
2.1.6．中间件技术
随着网络数据库朝分布式方向的深入发展，加上Internet上异构数据库的普遍存在，上述单独的数据库管理系统的安全管理能力越发显示出它的局限性。因此需要有在逻辑层次位于DBMS之上能覆盖具体差异、逻辑功能上能同意管理、同时可与用户进行交互的中间件部分。
最基本的中间件技术有通用网关接口(CGI)、Internet数据库连接器(IDC)，Microsoft最近开发的ActiveXDataObject技术(ADO)，它提供了高效率的ODBC数据库或OLE-DB数据库来源的链接功能。
基于数据库访问数据库的原理如图1所示。
2.2．研究方法
本课题采用以文献资料法和比较研究法相结合，以文章的全面性，系统性，专业性为目标，让读者清楚的知道Web数据库的含义，发展现状，以及如何更好的保证Web数据库的安全。
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
本课题主要讨论Web数据库产生与发展和存在的安全性问题，重点研究Web数据库保护的具体方法。以纵向且全面的方式分析Web数据库的安全问题。
主要涉及内容：
1对身份认证的加密方法
2如何安全地设置Web和数据库权限
3如何更好地对CGI应用程序进行编程
Web浏览器
Web服务器
中间件
Web数据库
图2基于中间件技术访问数据库
论文研究内容确定
安全解决方案的研究
研究工作总结，形成论文
Web数据库安全性分析
文献检索
课题调研
4．完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法
4.1．具备一定的实验设备和实验条件：
有专业知识作为基础，有文献资源丰富的网站，拥有自己的电脑及为实验提供的机房，并有专业的老师进行辅导。
4.2．参考文献：
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5．设计(论文)完成进度计划
第1—3周：课题调研、资料收集，完成开题报告
第4—6周：结合课题开展毕业实习
第7—11周：实验研究
第12—13周：完成论文初稿
第14—16周：完成论文终稿并答辩
6．指导教师审阅意见
指导教师(签字)：
年
月
日
7．教研室主任意见
教研室主任(签字)：
系(签章)
年
月
日
关键词:实时数据库;体系结构;实时数据模型
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)26-7437-02
随着计算互联网技术的飞速发展,信息资源的经济价值和社会价值越来越明显,建设以数据库为中心的信息系统和应用系统,对于提高企业的效益、提高工作效率具有重要意义。在这种背景下,实时数据库成为近年来在数据库技术全新发展过程中产生并蓬勃发展起来的数据库领域的一个新分支,实时数据库的应用领域也在不断扩展,但目前在实时数据库的研究文献中还很少对数据建模问题进行专门研究,论文重点针对实时数据库系统在铁路信号监控中应用进行研究,具有一定现实意义。
1 实时数据库系统关键技术
实时数据库系统是在数据库技术和实时技术基础上产生的研究领域,与传统的数据库系统有着本质差别,实时数据库系统主要是利用数据库技术来解决实时系统中的数据管理问题,并不是在概念、结构和方法上的简单集成,设计实时数据库系统主要涉及如下关键技术:
1.1 实时数据模型
实时数据库领域首先要研究解决的主要问题,具体包括:开发实时数据模型,设计允许用户说明实时数据模型中所含的语义知识的和使用户能以各种方式使用的实时数据定义和查询语言、说明“复杂事务”的结构及相互作用的实时事务执行说明语言。通常的层次、网状和关系模型都不能描述有关时间的信息,当前有两种修改关系模型以进行实时查询处理的方法:①使用“近似关系”集。为了查询的及时评价,需要为各种关系定义其近似关系,再反复地修改近似关系以获得更接近的结果和更好的查询响应。②使用关系的“片段网格”以改善查询处理。
1.2 实时事务模型
在实时数据库系统中由于实时事务结构更加复杂、事务之间有多种交互,实时事务模型主要为满足更加复杂的实时事务处理而设计,主要包括嵌套、分裂/合并、合作、通信等事务模型。在实时查询/事务的接纳管理方面,查询/事务的性能依赖于可以使用的内存量。当有足够的内存时,绝大多数查询/事务就可简单地一次性读取它们操作的数据,且直接产生所需结果。若给定较少的内存,只要给定的量超过查询/事务的最小内存需求,大多数事务可以通过一定的数据I/O仍然可以运行。为了帮助事务获得期望的性能级别与定时限制的满足,实时数据库系统需要通过接纳比其最少的内存容纳事务数更多的事务来提高并发度。
1.3 实时事务处理
主要是针对实时数据库系统中事务的定时限制,按照事务截止期控制实时数据库系统中事务的执行顺序,确定实时事务的优先级,并按照优先级实现实时事务调度。在实时数据库系统中,实时事务处理降低了传统可串行化并发控制的严格程度,更加关注数据的实时性,因此,实时事务处理在并发控制方面“放松的可串行化”或“暂缓的可串行化”。
2 面向铁路信号监控的实时数据库系统总体方案
本论文结合实际应用需求提出面向铁路信号监控的实时数据库系统方案框架,它是适应高技术条件下管理要求,设计实现集成、开放、模块化的人机界面,与其它商用实时数据库系统相比,系统在设计过程中忽略了一些不常用的次要功能,注重各功能的模块化、标准化和开放性,突出了数据采集的实时性、显示的直观性、增强了数据分析能力和事务的处理能力,主要包括系统实现方案框架和实时数据模型总体设计思路。
2.1 实时数据库系统方案框架
面向铁路信号监控的实时数据库系统的方案框架主要包括如下三部分,具体如下:
1) 实时数据管理系统:运行于实时数据库服务器,主要功能是系统进程管理、数据存储和数据服务。这是整个系统的核心,要求它运行稳定、功能强大、可处理不同类型的数据点,并能对历史数据进行压缩进而长久保存。
2) 设备数据接口:用于实时数据库系统和指挥中心等数据源之间的数据交换。这个设备数据接口要求是多功能、多层次、多服务对象的标准设备数据接口。它不但能和实时数据库进行数据交换,还要能给关系数据库提供数据。
3) 实时数据上层应用工具包用于实时数据及历史数据查询和分析应用程序。
2.2 实时数据模型总体设计框架
本论文的实时数据模型方案设计主要以刘云生等提出的实时数据模型方案为基础,结合本系统结构及其功能需求,在传统数据模型的基础之上,把时间概念扩展进去,以满足实时应用的定时限制的要求。本系统实时数据模型总体设计思路如下。
3 实时数据库系统数据模型方案
针对实时数据库系统的数据采集、存贮、管理、查询、分析、处理等关键功能,系统对“实时性”和“准确性”的要求非常严格,为此实时数据模型的操作应该包括时间关系代数操作、数据的时间一致性限制、事件及事务的时间限制等关键因素。实时数据模型主要包括如下三个部分:一组对象及其结构、一组操作和一组(关于对象与操作的)约束,其中的约束与传统数据模型相比更突出地包括时间限制,即:(1)定义实时数据对象及其结构集合(RTDO);(2)定义施加于RTDO的一般数据操作和时间关系代数操作(RTOP);(3)定义对于RTDO和RTOP的完整性与一致性限制及实时限制(RTC)。
3.1 RTDO实时数据对象
实时数据对象包含如下三种类型:映像对象(IMO)、导出对象(DEO)和常量对象(COO)。映像对象是被实时写入实时数据库的RWO(现实世界中的对象)值的数据对象,即一个IMO就是一个RWO在特定时刻的映像。导出对象(DEO)是经过事务的执行,通过一组IMO和/或其他数据对象计算得到。常量对象(COO)可以看作实时数据库的对象,也可以不是实时数据库对象。如果是实时数据库对象,COO可当作实时数据的特例,不随时间而改变,时标为系统初建时刻(设为t0),有效期的上限为“当前”(tc)。
基于以上分析,从实时数据对象的角度设计实时数据库Trss:设CYO(VO,ti)表示在时刻ti对现实世界中可变对象集合VO的采样操作;F(CO)表示对现实世界中常量对象CO的一次性取值,VO和CO都是RWO的子集。DO表示一个数据对象的集合,它是实时数据库Trss的子集;JSC(DO)表示对DO的计算操作;IMOn表示当前映像对象集,IMO1,IM02……IMOn-1表示数据库的存储映像对象集。
Trss={IMO, DEO, COO};
IMO={IMO1, IMO2,...IMOn};
IMOi=CYO(VO,ti), VO?哿RWO,(I=1,2,...n);
COO=F(CO),CO?哿RWO;
DEO=JSC(DO),DO?哿Trss
其中COO表示对时间不变的对象的集合,IMO表示映像对象的集合,DEO表示导出对象的集合。
3.2 RTOP时间关系代数操作
关系代数是关系数据操纵语言的一种传统表达方式,它是由关系的运算来表达查询的。基于Trss系统的需求设定了选取、投影、差、并四种时间关系代数操作。
时间选取:为选取针对属性和/或有效期指定的满足条件F的数据对象。F可以是关于属性值的传统表达式,也可以是关于有效期VI的时间条件表达式,或两者都包括。被选取的数据对象的值和有效期均不变。
时间投影:为选取由A指定的属性值和/或有效期VI,构成一个新的关系。若A中未指定VI则其结果对象均为常量对象,否则结果对象中具有相同值的对象可进行时间归并。对有效期VI的投影等价于返回各对象O的有效期的函数VI(0)。
时间差:具有相同值但有效期不一定相同的对象。设R,S为两个数据对象集,其时间差P=R-S定义为:对于R中的任一Xi,仅当S中有Xj使得xi=xj,且VI(xi)属于VI(xj)时,xj不属于P;否则xj属于P,此时VI(xi)=VI(xi)-VI(xj)。
时间并:两个具有相同值和不同有效期的数据对,还需要维护有不同有效期而有同样值的IMO对象的完整性,在实际应用过程中,主要通过引入“时间归并”操作来实现。
3.3 RTC时间限制
数据的时间一致性:实时数据库Trss是相应现实世界的直接映像,Trss实时反映现实世界状态的任何变化,并实现对现实世界的实时表示。数据对象的时标足够接近真实时间,使数据库的状态能反应现实世界的“当前”状态。如果数据对象的时间在当前时间的某个指定阈值范围内,实时数据库Trss中该对象与外部一致。
事件的时间限制:对于Trss系统中的各种实时应用活动总是由一事件来触发和标志,即每一活动有一与之相联的事件,因此,施加于活动(事务)的某些实时限制来自于事件的限制。实时事务由事件驱动,事务的定时限制有的则表现为相联事件的限制。
4 结束语
论文提出了铁路信号监控的实时数据库的体系结构,基于实时数据库的功能需求提出了实时数据模型的设计思想,根据设计思想,对实时数据模型进行设计,体现出了实时数据模型不同于传统数据模型的突出特点,在模型上加上了时间概念,包括数据的时标、事件的时间限制。
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