建立在Python基礎上的實時數據庫設計_優(yōu)秀論文

1、 建立在Python基礎上的實時數據庫設計eXtreme DB和Berkeley Db作為兩款應用最為廣泛的實時數據庫, 在多個領域和行業(yè)得到了廣泛應用, 如：網絡設備、消費電子、國防、航空航天、工業(yè)控制、軌道交通、能源電力、醫(yī)療設備、地理信息、汽車電子、金融實時交易、通信技術、互聯網等, eXtremeDB在分散控制系統的現場控制站中得到了成功應用。與內存數據庫eXtreme DB不同, Berkeley Db以源代碼開放的形式為用戶提供了支持多種語言的API函數供開發(fā)者使用, 包括c、c+、c#、java等。開發(fā)者只需要在工程中包含響應的頭文件, 就可以和方便的調用API函數進行數據庫的相

2、關操作, 特別是在嵌入式系統中, 其應用成本比eXtremeDB要更低。Berkeley DB可用于管理和操作測點信息, 縮短了開發(fā)周期, 提高了系統的穩(wěn)定性和可靠性。Python語言簡潔、易讀以及可擴展, 在國內外逐漸得到了廣泛應用, 其應用庫比較豐富, 可與其它高級語言很容易的結合。Python目前的版本號已經到了3.6, 本文設計的實時數據庫基于的版本為2.4。作為目前的主流編程語言, Berkeley,Db也提供了基于Python的應用模塊bsddb。該模塊封裝了Python語言操作BerkeleyDb的相關函數, 在Python開發(fā)環(huán)境中導入bsddb就可以隨時調用BerkeleyD

3、b的相關函數來進行數據的存儲與讀取等操作。本文基于Python語言, 底層通過Berkeley Db, 開發(fā)了一套實時數據庫系統。該數據庫基于客戶端/服務器模式, 服務器端進行數據庫的相關操作, 客戶端通過TCP/IP協議與服務器進行網絡通訊, 以向服務器發(fā)送已經定義好的命令字的形式, 進行數據庫的讀寫、刪除等過程。1 基于Python的數據庫操作BerkeleyDB是一個開源的文件數據庫, 介于關系數據庫與內存數據庫之間, 使用方式與內存數據庫類似, 它提供的是一系列直接訪問數據庫的函數, 而不是像關系數據庫那樣需要網絡通訊、SQL解析等步驟。Berkeley DB是一個高性能的, 嵌入數據

4、庫編程庫和C語言、C+、Java、Perl、Python、PHP、TCL以及其他很多語言都有綁定。BerkeleyDB可以保存任意類型的鍵/值對, 而且可以為一個鍵保存多個數據。Berkeley,DB可以支持數千的并發(fā)線程同時操作數據庫, 支持最大256TB的數據, 廣泛用于各種操作系統, 包括大多數Unix類操作系統和Windows操作系統以及實時操作系統。BerkeleyDb有和Python版本號相對應的bsddb模塊, 需要注意的是, 選擇的bsddb模塊要和Python的版本號相一致。在安裝的時候, 該模塊會自動識別Python的安裝目錄, 并將文件安裝該目錄下, 以便Python工程

5、的調用。Python操作Berkeley Db最基本的包含以下步驟：1) 初始化數據庫adb = db.DB()2) 打開數據源adb.open(,)3) 插入或修改數據庫中的數據adb.put(,)4) 關閉數據庫adb.close()當然這些只是最簡單的功能實現, bsddb模塊還提供了更為復雜的API函數供Python開發(fā)者調用。2 Python編譯平臺任何一個編程語言都需要一個編譯執(zhí)行環(huán)境, 目前有很多Python開發(fā)工具, 比如vim、Sublime Text等, 本文采用Eclipse+pydev作為Python開發(fā)工具, 利用Eclipse搭建python執(zhí)行編譯環(huán)境。Eclip

6、se是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發(fā)平臺。就其本身而言, 它只是一個框架和一組服務, 用于通過插件組件構建開發(fā)環(huán)境。它提供了一個用于開發(fā)插件的框架, 使創(chuàng)建、集成和使用軟件工具更容易。Eclipse是著名的跨平臺的自由集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。最初主要用來Java語言開發(fā), 通過安裝不同的插件Eclipse可以支持不同的計算機語言, 比如C+和Python等開發(fā)工具。Eclipse的本身只是一個框架平臺, 但是眾多插件的支持使得Eclipse擁有其他功能相對固定的IDE軟件很難具有的靈活性。Eclipse是一種開放源集成化開發(fā)平臺, 與其他開發(fā)平臺相比, 它最大的優(yōu)點就是它的插件式體

7、系結構, 不同的用戶可以根據需求開發(fā)出自己的工具組件, 并和原有的工具實現無縫的連接, 非常靈活, 極大提高了開發(fā)工具的使用效率。Eclipse要安裝好JAVA,JDK后才能運行, 如果JAVAJDK沒有安裝的話, Eclipse是啟動不起來的。下載完以后直接解壓縮使用, 不需要安裝。如果Eclipse搭建python平臺的話, 需要下載一個pydev插件, 這也是Eclipse方便的地方, 一個平臺利用插件構建不同的開發(fā)環(huán)境。插件安裝好以后, 在Eclipse環(huán)境下, 能夠顯示如圖1所示的Pydev包字樣。3 實時數據庫設計本文設計的實時數據庫屬于客戶端/服務器模式。服務器端運行了Berke

8、ley,DB相關操作, 而所有的數據命令都是按照預先設計好的命令字從客戶端通過TCP/IP協議和服務器通訊, 客戶端的應用通過C+來實現, 利用SOCKET編程可實現相關網絡功能。服務器端的網絡通訊這塊, Python提供了專門的網絡通訊模塊t w i s t e d 。t w i s t e d 是一個用python語言寫的事件驅動的網絡框架, 可以用來實現阻塞、非阻塞, 同步、異步網絡訪問, 他支持很多種協議, 包括UDP、TCP、TLS和其他應用層協議, 比如HTTP、SMTP、NNTM、IRC、XMPP/Jabber等, 本文設計的實時數據庫主要在服務器端利用的twisted的TCP/

9、UDP協議。利用python開發(fā)網絡程序所用的語句遠少于C+的SOCKET, 且其調試也更為簡潔、方便。以增加數據點為例, 說明本文設計的實時數據庫數據包格式, 根據客戶端和服務器端的功能碼定義, 數據頭和數據尾固定的數值, 由服務器端接收數據包后, 結合數據包包長進行容錯判斷, 保證了客戶端和服務器通訊的安全可靠。以查詢數據點結構為例, 說明本文設計的實時數據庫在服務器端接收客戶端的請求后, 返回給客戶端的數據包格式及所占字節(jié)大小。同樣數據頭和數據尾固定的數值, 由客戶器端接收數據包后, 結合數據包包長進行容錯判斷, 保證了客戶端和服務器通訊的安全可靠.4 結語本文基于Berkeley Db嵌入式實時數據庫, 利用Python提供的bsddb模塊設計了一種實時數據庫系統?；诳蛻舳?服務器(C/S)模式, 客戶端采用C+語