嵌入式数据库在机房环境监控系统中的应用

摘要：在机房环境监控系统中，需要对大量的实时数据进行采集和处理。开源Berkeley DB具有体积小，快速高效，稳定可靠，可移植等特点，非常适用于嵌入式环境下的数据管理。为了提高该监控系统的可靠性和稳定性，采用嵌入式数据库Berkeley DB，利用交叉编译器对数据库文件进行交叉编译，并且在ARM系统上添加动态链接库的方法实现数据库在ARMLinux环境下的稳定运行，实现了基于Berkeley DB的机房环境监控系统，获得了预期的效果。
关键词：嵌入式数据库；ARM；Berkeley DB；监控系统

0 引言
    随着社会信息化进程的发展，许多行业部门的中心机房设备和规模也日趋扩大，配套的环境设备也日益增多，一旦机房的环境设备出现故障，将直接影响计算机系统的安全运行，后果不堪设想。为了保证安全，对机房的环境设备进行自动监控是极其重要的。

1 机房环境设备监控的主要内容及基本功能
    机房环境设备监控的主要内容有：机房用电的检测；对机房低压配电柜，UPS电源设备的输入端和输出端，各回路的电压、电流、频率、电功率的监测；温度、湿度的监测；机房漏水的监测；消防的监测。
    通过对机房环境设备特点的分析，可把机房环境监控系统的基本功能概括为：现场数据的实时采集、发送和显示；对采集到的数据进行处理和存储；对数据处理的结果进行分析、判断和报警；提供多种业务支持等。

2 监控系统对数据库的要求
    由于该监控系统的信息吞吐量大，多用户数据共享，实时性强等需求特点，对数据的存储与处理宜采用数据库方式。监控系统需要24 h不间断地进行监控，而数据采集系统更是要求在长期无人值守的情况下连续工作，因此，可靠性和稳定性便成为整个系统首要考虑的问题。监控主机一旦发生断电，通信故障，甚至系统崩溃等突发事件，在修复后应能从数据采集物理存储介质中获得不少于15天的原始数据，这些数据在时间上必须是连续的，而且必须持续到系统故障前的一个文件保存周期内。为达到上述要求，必须在数据采集系统中装载一个嵌入式数据库。

3 嵌入式数据库Berkeley DB简介
3．1 Berkeley DB的特点
    Berkeley DB是开放源代码的嵌入式数据库，为数据访问和管理提供了简单API函数调用，并支持包括C，C++，Java，Perl，TCL，Pyth on和PHP等的多种编程语言。Berkeley DB作为一种嵌入式数据库系统在许多方面有着独特的优势。首先，由于其应用程序和数据库管理系统运行在相同的进程空间中，耗费在通信上的开销降低到了极低程度。其次，它使用简单的函数调用接口来完成所有的数据库操作，而不是在数据库系统中经常用到的SQL语言，避免了对结构化查询语言进行解析和处理所需的开销。
3．2 Berkeley DB数据库操作
    通过内嵌在程序中的函数库完成对数据的保存，查询，修改和删除等操作。对它的操作要调用专用的API实现，这些API提供了查询，插入，删除等功能。比如com．sleepycat．db．Db类代表数据库对象。Db类的put()方法完成的是插入功能；get()完成的是独处数据的功能；com．sleepycat．db．Dbc是游标类，提供了遍历数据库记录的功能。
    Berkeley DB提供了数据库句柄结构DB，数据库记录结构DBT，数据库游标结构DBC，数据库环境句柄结构DB_ENV，数据库操作函数，如数据库创建函数：DB→open()；数据库些函数DB→put()等，通过对这些函数的调用实现了对数据库复杂的管理操作。

4 Berkeley DB在ARM环境下的建立
4．1 Berkeley DB在Linux系统下的安装
    Berkeley DB源码以在官方网站上下载。建立宿主机-目标机的模式，宿主机上安装Linux操作系统和交叉编译器，对程序代码进行交叉编译，链接，形成在目标机上可以运行的二进制代码，然后把可执行代码文件下载到目标机上运行。
    (1)将cross 2．9．5．3交叉工具链安装在／usr／bcal／arm／路径下，并下载Berkeley DB的最新版本，建立好交叉编译器后，对下载的Berkeley DB程序包准备安装。
    (2)安装交叉编译器ARM-Linux-gcc
    #vi．／dist／configure在配置文件的最前面添加以下几行：
    CC=／usr／local／arm／2 95．3／bin／arm—linux—gcc
    AR=／usr／local／arm／2 95．3／bin／arm—linux—arm
    RANLIB=／usr／local／arm／2 95．3／bin／arm—linux—ranlib
    STRIP=／usr／local／arm／2 95．3／bin／arm—linux—strip
    (3)安装程序库，通过-prefix命令更改安装路径，假设安装路径为／pt linux／arm—work，其命令为：
    #．．／dist／configure—prefix／pt linux／armwork—host=arm—linux
    #make
    #make install
    (4)安装完成后，在／pt linux／armwork目录下，将生成lib和include两个文件夹。对宿主机的库文件环境变量进行配置：#vi／etc ／ld so conf
    (5)在文件的最后一行中添加／pt linux／armwork／lib # ldconfig，这样配置动态库生效Berkeley DB在linux环境下安装就算完成了。
4．2 数据库在ARM上的运行
    一个随机数存入数据库“db1．db”中，部分代码如下所示：

    建立好数据库文件后，用交叉编译器对数据库进行编译，编译通过后，将生成的可执行代码和动态库拷贝到嵌入式设备上。

5 结语
    在嵌入式系统中，利用嵌入式数据库对数据进行操作和管理是嵌入式系统应用发展方向，它简化了应用程序的整体开发过程，提高了用户存取记录的效率，实现了多用户数据的共享，可满足嵌入式远程监控系统的数据管理要求。随着嵌入式技术的发展，嵌入式数据库已逐步深入到嵌入式系统的各个应用领域。Berkeley DB作为当今世界上最流行的嵌入式数据库之一，其功能非常强大，而且操作简单，容易实现，是一个实用的数据库。本文介绍了Berkeley DB在监控系统中的应用。经实践证明，基于Berkeley DB的远程监控系统方案取得了较为理想的效果。