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基于SpaceOS2操作系统的sqlite数据库移植与优化

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基于SpaceOS2操作系统的SQLite数据库移植与优化

作者：胡佳奇西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着中国航天技术的不断发展,星载嵌入式计算机的系统功能日益复杂,执行的任务形式和种类越来越多样,在计算和存储资源受限的背景下,如何对其存储的数据进行高效的分析和管理成为了新的挑战。sqlite数据库是一种直接嵌入到应用程序中、... 详细信息

随着中国航天技术的不断发展,星载嵌入式计算机的系统功能日益复杂,执行的任务形式和种类越来越多样,在计算和存储资源受限的背景下,如何对其存储的数据进行高效的分析和管理成为了新的挑战。sqlite数据库是一种直接嵌入到应用程序中、零配置、轻量、高效的软件,能够很好地解决单一文件系统对大量数据的统计分析能力不足的问题,有效降低应用开发的复杂度,提高应用程序的性能和稳定性。本论文以实际项目需求为背景,结合星载嵌入式计算机资源受限的情况,将sqlite数据库移植到星载嵌入式实时操作系统Space OS2上,成功运行于火星车计算机上,并针对sqlite进行了性能优化设计。本文深入分析了sqlite数据库的体系结构和SQL执行流程,以及Space OS2操作系统的内核结构与YAFFS2文件系统的底层实现。根据软件移植理论,给出了sqlite数据库在Space OS2操作系统上的移植方法,具体包括替换内存分配系统,替换互斥信号量系统,重新配置并实现虚拟文件系统这三方面。成功将sqlite数据库移植到Space OS2操作系统上,并在火星车计算机上正常运行,通过实验测试验证了移植方法的正确性和有效性。本文还对sqlite进行了性能优化。提出了一种类似sqlite的数据库引擎SQLKV,它采用了基于LSM树的数据结构,同时保留了sqlite的接口。通过sqlite接口,SQL-KV可以被现有的应用程序使用,而不需要任何修改。使用SQL-to-KV编译器可以解决语义不匹配问题,将SQL语句高效地转换为K/V操作。协调读缓存可以有效管理内存碎片,减小前端sqlite语句和后端数据组织之间的数据管理差异,将查询结果缓存起来,提高热点数据查询性能。针对星载嵌入式计算机内存资源受限的问题,重新设计元数据管理方案,来降低对内存的需求。实验表明,SQL-KV的写性能最高可达到sqlite的6.9倍,读性能最高可达到sqlite的7.7倍。

关键词：嵌入式系统数据库 sqlite 软件移植性能优化

一种基于ARM-LINUX和sqlite的组件化嵌入式软件系统设计

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一种基于ARM-LINUX和SQLITE的组件化嵌入式软件系统设计

作者：苏煦烽华南理工大学

学位级别：硕士

本文主要讨论一种物联网终端嵌入式软件设计的方法，这种方法基于通用的ARM-LINUX操作系统和sqlite数据库，在前人的研究基础上，采用了一种基于ARM-LINUX操作系统和sqlite数据库的组件化嵌入式软件设计技术。为适应物联网终端硬件的... 详细信息

本文主要讨论一种物联网终端嵌入式软件设计的方法，这种方法基于通用的ARM-LINUX操作系统和sqlite数据库，在前人的研究基础上，采用了一种基于ARM-LINUX操作系统和sqlite数据库的组件化嵌入式软件设计技术。为适应物联网终端硬件的快速发展，本系统对组件化技术和数据库技术在嵌入式系统中的应用进行了新的探索和尝试，重点解决了组件化软件随着组件的增多而变得臃肿的问题，以及sqlite数据库在并发操作上的缺陷，这是本项目中的两个技术难点。首先，本文简要介绍了项目背景和应用背景，讲述了物联网终端及LINUX、sqlite和组件化技术的应用现状。第二，分析了ARM-LINUX和sqlite的特性及其应用，根据物联网终端的特点，提出系统设计的技术指标，以及需要重点解决的关键技术难点：组件模型和数据库接口，并分析关键技术的基本原理。第三，阐述系统的基本架构的设计方案，对系统采用的分层架构、多任务架构和组件化架构及其融合运用进行了概要的描述。第四，就前面提出的关键技术难点进行重点攻关：首先为解决第一个技术难点，系统改良了SCOM模型，设计了基于事件驱动的组件模型，重点解决组件动态加载和卸载问题，以达到节省内存开支，并适应多硬件环境的目的;为了解决第二个技术难点，采用内存数据库和磁盘数据库相结合的方式，设计了轻量级的数据传输机，采用消息队列进行数据传输，以达到高效的并发访问效率和数据读写效率。第五，以一种4G网优化终端的软件设计为例，简要讨论应用本系统构建一套应用软件的基本思路以及一些建议，并总结本系统在应用系统中的贡献。最后，收集该系统的实际使用情况和性能表现，进行综合分析，给出分析结果和结论，再次总结本系统所解决的重点难点问题及其技术展望，并指出下一步的改善思路。本系统采用了基于事件驱动的组件模型，使得系统的伸缩性有了大幅度的提高，能够适用于不同资源情况的物联网终端应用;数据传输机技术的应用，既解决了sqlite数据库并发访问的问题，也使得数据库的访问对于用户任务变得更加透明。

关键词： ARM-LINUX sqlite 数据传输机嵌入式事件驱动组件模型多线程与多进程

基于Keystone的可信安全sqlite数据库系统

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基于Keystone的可信安全SQLite数据库系统

作者：郑嘉信深圳大学

学位级别：硕士

随着物联网逐步走向智能化,sqlite作为嵌入式系统广泛使用的轻量级数据库,其关于数据安全保护的缺陷也日益突出。常用的安全技术手段往往采用加密算法对数据库进行加密,但此类方式无法保证数据在内存中动态处理过程的安全性,潜在的安全... 详细信息

随着物联网逐步走向智能化,sqlite作为嵌入式系统广泛使用的轻量级数据库,其关于数据安全保护的缺陷也日益突出。常用的安全技术手段往往采用加密算法对数据库进行加密,但此类方式无法保证数据在内存中动态处理过程的安全性,潜在的安全问题依然会导致隐私数据的泄露;而配合可信执行环境的安全机制虽然可以进一步提升sqlite的安全性,然而过度的安全设计往往导致sqlite的性能大打折扣。为此,本文基于可行执行环境Keystone的资源隔离机制,设计并实现了一个符合嵌入式应用场景对安全,性能等需求的可信安全sqlite数据库系统,以保护用户隐私数据的存储和处理过程。系统设计上,本文首先在原始的sqlite上扩展了认证加密算法AES-GCM用于保护数据静态存储时的机密性和完整性。为了进一步提高系统的安全性,本文结合了可信执行环境Keystone提供的远程认证和内存隔离机制,为系统提供了程序的身份真实性认证和处理重要数据的安全环境。结合RISC-V的PMP机制所带来的内存优势,本文还介绍了sqlite处于IN-MEMORY及TEMPDB模式与Keystone相结合的系统设计以应对实时任务中性能不足的缺陷。为了同时满足系统的安全性和实用性,本文提出了一种结合缓存机制的MT(Merkle Tree)算法,有效减少可信空间中的内存需求并提高了系统的数据采集性能。此外,为了减少MT扩充的时间开销,本文提出了一种约定式的MT扩充协议,在不破坏安全性的前提下避免了该过程中用户与系统之间的通信开销。本文利用QEMU搭建了以RISC-V架构为基础的虚拟平台,在该平台上完成了系统的性能测试,其中包括数据查询和插入以及MT扩充的执行时间开销。测试结果表明,系统在TPC-H测试基准中数据查询性能仅比扩展加密后的sqlite平均高出了11%,而系统在IN-MEMORY及TEMPDB模式下的查询能力,数据插入和MT扩充测试上都表现出较好的性能。最后根据系统的具体执行流程证明了系统安全性。

关键词： sqlite 可信执行环境嵌入式系统数据安全

基于预写日志的sqlite恢复技术研究与应用

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基于预写日志的SQLite恢复技术研究与应用

作者：刘垚杭州电子科技大学

学位级别：硕士

由于具有轻量级、速度快和可靠性强等特点,sqlite数据库被广泛用于智能移动终端和嵌入式设备中存储用户和应用程序信息,也自然成为数字取证研究重要的数据源。在目前sqlite数据库版本不断更新的情况下,如何进行有效恢复sqlite数据库中... 详细信息

由于具有轻量级、速度快和可靠性强等特点,sqlite数据库被广泛用于智能移动终端和嵌入式设备中存储用户和应用程序信息,也自然成为数字取证研究重要的数据源。在目前sqlite数据库版本不断更新的情况下,如何进行有效恢复sqlite数据库中的数据已经成为一个重点和热点问题。本文针对基于预写日志的sqlite数据库历史版本恢复方法开展研究,并在此基础上提出了一种恢复删除记录和检测篡改行为的方法。研究的主要内容如下:首先,提出了一种基于sqlite预写日志的数据库历史版本重构方法。根据sqlite数据页结构特征从手机镜像中定位有效数据页,利用组织结构特征拼接数据页,重构sqlite数据库文件;同时,通过研究预写日志机制、日志结构、日志随机数、存储分片等特征,从手机镜像中提取有效的预写日志数据页,拼接成预写日志文件;然后把重构出的数据库文件和预写日志文件看成一个完整事务的提交粒度,判断每个事务所影响的数据页,并重构出不同版本的历史数据库文件。基于真实手机的实验结果表明,本文提出的方法可以有效地提取出sqlite数据库文件和预写日志文件,通过与原文件的比较分析,其准确率均达到了 100%,并重构出数据库历史版本。其次,提出了一种基于sqlite历史版本恢复技术的恢复删除记录并检测篡改行为方法。针对已重构出的历史版本文件,通过分析各个版本之间存储记录的差异实现了一种删除记录的恢复和篡改行为的检测方法。基于真实手机的实验结果表明,本文提出的方法可以有效地恢复删除记录并检测篡改行为。在检查点发生前,其准确率和召回率均达到了 100%,比基于sqlite自由块的恢复方法提高了 100%;而在检查点发生后,其准确率达到了100%,召回率达到了 76%以上,比基于sqlite自由块的恢复方法分别提高了 41%和59%以上。综上,本文针对基于预写日志的sqlite数据库恢复问题进行研究,提出了基于sqlite预写日志的历史版本重构方法;在分析重构出的版本文件差异的基础之上,又提出了一种基于sqlite历史版本的删除记录的恢复和篡改行为的检测的方法;通过实验验证了所提出方法的有效性和可行性。本文的研究成果为sqlite恢复技术研究提供了一条新思路。

关键词： sqlite 预写日志重构历史版本记录恢复篡改检测

基于sqlite的移动嵌入式数据库同步系统的研究和开发

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基于SQLite的移动嵌入式数据库同步系统的研究和开发

作者：黄东华中师范大学

学位级别：硕士

嵌入式系统中,移动嵌入式数据库系统作为数据存储管理访问的引擎,是一个有着广泛应用的软件。主流的数据库厂商都有针对该类应用的解决方案,在这些方案中,嵌入式数据库同步系统是其中一个重要组成部分。开源软件以其开放代码,成本低的... 详细信息

嵌入式系统中,移动嵌入式数据库系统作为数据存储管理访问的引擎,是一个有着广泛应用的软件。主流的数据库厂商都有针对该类应用的解决方案,在这些方案中,嵌入式数据库同步系统是其中一个重要组成部分。开源软件以其开放代码,成本低的特点在嵌入式系统的软件解决方案中占有一定的市场份额,但嵌入式数据库同步系统却没有对应的开源方案。本文分析了移动嵌入式数据库同步系统的应用场景,工作流程,组成模块,需要解决的问题及其解决方案的分析和选择,开发了一个针对开源嵌入式数据库sqlite的数据库同步系统。对于移动嵌入式数据库同步系统,本文主要分析了系统同步的四种可能的方式,可选的网络传输协议,数据串行化,同步服务器的数据库连接方式等关键问题并选择和实现了解决方案。本文完成了同步客户端和同步服务器的设计开发,同步客户端以C语言实现,运行于嵌入式设备上,负责记录数据修改记录,存储管理元数据,串行化同步数据并通过网络发送到同步服务器以及接收更新数据并应用到本地数据库中;同步服务器使用Java开发,运行于服务器上,负责接收解包同步终端发送的同步数据,并将数据转为SQL语句执行到中心数据库以应用同步更新。系统选择比较了多种技术方案来解决遇到的问题,文中主要提出以下几种解决方案:UUID替代整形数据格式作为数据表示、设计表来存储同步信息元数据、采用HTTP协议传输数据和解决安全认证及加密传输、使用JSON格式作为数据在网络上传输的串行化格式、使用J2EE平台处理系统并发。系统实现了嵌入式数据库同步的功能,同时具备认证安全和可选择加密传输,网络传输效率较高,配置实用简单等特点,对于选择开源软件构建嵌入式系统的开发人员提供了一个很好的选择。

关键词： sqlite 同步系统嵌入式数据库开放源代码

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在Qt框架中实现sqlite数据恢复

网络空间安全 2022年第2期13卷 19-27页

作者：胡志强蓝锴北京计算机技术及应用研究所

[目的/意义]针对目前专业数据恢复软件体积巨大、运行缓慢、界面丑陋且价格昂贵，给用户恢复数据带来很大不便的现状，设计了一款小巧便捷、界面美观的sqlite数据恢复程序。它可以简单、高效地恢复手机上的数据，并对微信的误删恢复和... 详细信息

[目的/意义]针对目前专业数据恢复软件体积巨大、运行缓慢、界面丑陋且价格昂贵，给用户恢复数据带来很大不便的现状，设计了一款小巧便捷、界面美观的sqlite数据恢复程序。它可以简单、高效地恢复手机上的数据，并对微信的误删恢复和手机取证等具有实际意义。[方法/过程]基于Winhex，在Qt应用程序开发框架上完成sqlite数据恢复系统的程序设计和功能实现，以16进制读取sqlite和预写式日志(WAL)，分析出带有删除标识的信息。数据恢复系统使用WAL的快速恢复法和Type字段估算法的深度恢复法，通过对WAL文件和Type字段中带有删除标识字段的还原，达到恢复数据库表中被删除信息的目的。[结果/结论]基于SDR系统中数据恢复实验的分析显示，使用快速恢复方法和深度恢复方法可以实现恢复被删除的数据，证明了两种数据恢复方法的实用性和在Qt框架中实现的可行性。基于此，可以有针对性地开发sqlite数据恢复程序。

关键词： sqlite Qt 微信数据恢复程序设计手机取证

sqlite在嵌入式人机界面系统开发中的应用

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潍坊学院学报 2014年第6期14卷 58-60页

作者：黄贤明南京工程学院江苏南京211167

本文介绍sqlite数据库的体系结构以及特点,并结合基于嵌入式系统(WinCE)平台下的人机界面(HMI)软件开发应用来说明了sqlite数据的应用方法。

关键词： sqlite WinCEHMI数据库嵌入式系统人机界面

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sqlite的SQL语句高速缓存技术

计算机系统应用 2012年第1期21卷 183-186页

作者：戴昱黄德才浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

随着嵌入式应用领域的发展,系统功能的日趋复杂,嵌入式设备中使用嵌入式数据库越来越成为一种趋势。sqlite因其性能和功能上的优势被广泛的使用于嵌入式应用中。但是嵌入式设备CPU处理能力相对较低,存储器容量有限,制约了sqlite的性能... 详细信息

随着嵌入式应用领域的发展,系统功能的日趋复杂,嵌入式设备中使用嵌入式数据库越来越成为一种趋势。sqlite因其性能和功能上的优势被广泛的使用于嵌入式应用中。但是嵌入式设备CPU处理能力相对较低,存储器容量有限,制约了sqlite的性能。针对上述问题,根据高速缓存原理,简化SQL语句执行过程中的词法分析、语法分析过程,以减少运行过程中的时间消耗。实验表明,本方法可有效提高SQL语句执行效率,在保持可用性与可靠性的前提下,提升sqlite的整体性能。

关键词：嵌入式数据库 sqlite 高速缓存性能优化

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sqlite数据库删除记录恢复方法

信息工程大学学报 2015年第3期16卷 378-384页

作者：易帅李乾胡雪丽吴灏数学工程与先进计算国家重点实验室河南郑州450001

数据库的分析与删除记录的恢复是数字取证中最重要的环节之一。研究了Android短信数据库的管理机制,对数据更新过程中数据库与日志文件的写入规则进行了分析,提出从WAL日志中恢复数据库操作记录的方法。针对日志被清空的情况,提出了从e... 详细信息

数据库的分析与删除记录的恢复是数字取证中最重要的环节之一。研究了Android短信数据库的管理机制,对数据更新过程中数据库与日志文件的写入规则进行了分析,提出从WAL日志中恢复数据库操作记录的方法。针对日志被清空的情况,提出了从ext4文件系统中恢复被删除日志文件,进而构造数据库操作记录时间线的方法。最后通过不同时间与条件下产生的数据镜像,对上述方法的有效性进行了验证,对其局限性进行了探讨。

关键词： sqlite 安卓预写式日志数据库恢复 ext4