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电气自动化控制技术研究

（三）实时数据库体系结构总体设计

一个严格的实时数据库管理系统（RTDBMS）也是一个数据库管理系统（DBMS），
所以，它也具有一般 DBMS 的基本功能：永久数据管理包括数据库的定义、存储、维护等；
有效的数据存取各种数据操作、查询处理、存取方法、完整性检查；事务管理事务的概念、

调度与并发控制、执行管理；存取控制安全性检验；数据库的可靠性恢复机制。但传统的
DBMS 的设计目标是维护数据的绝对正确性、保证系统的低代价、提供友好的用户接口。
这种数据库系统对传统的商务和事务型应用是有效的、成功的，然而，它不适合实时应用，

这关键在于它不考虑与数据及事务相联的定时限制，其系统的性能指标是吞吐量和平均响
应时间，而不是数据及事务相联的定时限制，调度与处理决策根本不管各种实时特性。与
之相反，RTDBMS 的设计目标首先是对事务定时限制的满足，其基本原则是：宁要部分正

确而及时的信息，也不要绝对正确但过时的信息。系统性能指标是满足定时限制事务的比
率，它要求必须确保硬实时事务的截止期，必要时宁肯牺牲数据的准确性与一致性。软实

时事务满足截止期的比率相对较高，但要 100% 满足截止期很难或几乎不可能。因此，除
了上述一般 DBMS 的功能外，一个 RTDBMS 还具有以下功能特性：数据库状态的最新性
即尽可能地保持数据库的状态为不断变化的现实世界当前最真实状态的映像；数据值的时

间一致性即确保事务读取的数据是时间一致的；事务处理的“实时”性即确保事务的及时
处理，使其定时限制尤其是执行的截止期得以满足。

在监控软件中，实时数据库的功能和要求又有其不同的特点：实时数据库管理系统首
先是能够对实时数据库中的点信息进行配置，描述数据库中各种数据点的特征，属性，起
到数据字典的功能，因此它需要存储在磁盘中，以便下次启动项目时，不需要重新配置。

这就是实时数据库的组态功能，它是实时数据库运行系统的基础。实时数据库运行系统的
基本功能就是根据组态数据库的组态信息，构造实时内存数据库、事件库、主动规则库、
优先级库、历史数据库及其缓冲区，并根据事务优先级，创建事务处理线程，完成事务处理，

且给外部应用提供访问接口。这些实时组件的构造，其目的，是为了构造一种系统机制，
在该机制的驱动下，尽可能地满足其作为一实时数据库的特点，数据库状态最新，保障时
间一致性和实时的及时事务处理等。实时数据库管理系统的运行分为组态状态和运行状态。

其中组态状态和传统数据库的设计状态类似，用于实时数据库组态开发阶段，不考虑实时
性问题；运行状态是实时数据库系统的主要状态，它不同于传统数据库的执行模式，是一

种基于优先级的事务执行模式。一旦系统进入实时运行模式，系统就根据事先定义的事务
优先级进行执行，不能动态增减。系统如需要进行修改，必须切换到组态模式进行处理。

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