IMS数据库的介绍

IMS数据库是IBM公司开发的两种数据库类型之一。这两种数据库类型，一种是关系数据库，典型代表产品：DB2；另一种则是层次数据库，代表产品：IMS层次数据库。IMS是最早的大型数据库管理系统，其数据库模式是多个物理数据库记录型(PDBR)的集合。每个PDBR对应层次数据模型的一个层次模式，用一个DBD定义。各个用户所需数据的逻辑结构称为外模式，每个外模式是一组逻辑数据库记录型(LDBR)的集合。LDBR是应用程序所需的局部逻辑结构。用户按照外模式 *** 纵数据。

下面介绍下IMS层次数据库：

IMS概述Information Management System

IMS的数据定义

IMS的数据定义包括数据库模式定义和外模式定义。

IMS的数据库模式是物理数据库记录型的集合。每个物

理数据库记录型对应于层次数据模型中的一个层次模式，

由一个DBD定义。物理数据库记录型到存储数据库的映

射包含在这个物理数据库记录型的DBD定义中。

IMS的外模式是逻辑数据库记录型的集合。每个逻辑数

据库记录型由一个PCB定义。一个逻辑数据库记录型到

IMS数据库模式的映射包含在这个逻辑数据库记录型的

PCB定义中。用户是按照外模式 *** 纵数据的。

下边分别介绍数据库模式定义和外模式定义：

1 数据库模式定义

2 外模式定义

数据库模式定义

IMS的数据库模式是一组物理数据库记录型(PDBR型)，

每个PDBR型是由若干相关联的片段型组成的一棵层次树结构。

它的一个根片段值及其后裔片段值构成了该PDBR型的一个值，

即数据库记录或实例。

每个PDBR型通过一个DBD语句群定义其逻辑结构及其存储结

构映像，IMS数据库模式的定义是一组DBD定义的排列。

在DBD定义过程中各片段型出现的次序决定了数据库各片段值

的存储次序，从而会影响到某些DL/1语句的执行结果。要求这

种次序与片段型在PDBR型树的层次顺序(自顶向下,自左向右)

保持一致。

(1)教学数据库的PDBR型及其一个实例.

(2)PDBR型的DBD定义,

(3)PDBD型各片段型的型码和片段的层次顺序值

外模式定义

外模式是各个用户所需数据的局部逻辑结构，是应用程序的

数据视图，一般地只涉及数据库的一部分，故需在PDBR型

的基础上分别定义。一个数据库模式有若干外模式，允许多

个应用程序共享一个外模式,但每个程序只能启动一个外模

式。一个外模式是一组逻辑数据库记录型(LDBR型)的集合，

记为PSB。一个LDBR型是某个PDBR型的子树，由一个PCB

定义。

外模式的定义遵循如下规则：

‘若外模式包含某个片断型，则必须包含其父片断型。’

下边说明一个逻辑数据库记录型是如何定义的。

(1)教学数据库的一个LDBR型

(2)LDBR型的PCB定义

用PCB定义一个逻辑数据库记录型LDBR

(1)PCB type=DB,DBDname=TS,KEYLENGH=10

(2)SENSEG name=dept,PROCopt=G

(3)SENSEG name=course,parent=dept,procopt=all

(4)SENSEG name=student,parent=course,procopt=r

IMS的数据 *** 纵语言是DL/1。

用户使用某种高级语言(称为宿主语言)编程，

通过嵌入DL/1语句实现对数据库的存取。

DL/1命令

GU 检索某片段

GN 顺序检索下一片段

GNP 在当前父片段内检索下一片段

GHU 同GU, 为删改作准备

GHN 同GN, 为删改作准备

GHNP 同GUP, 为删改作准备

ISRT 插入片段

REPL 修改片段内容

DELT 删除某片段及其后裔

LOAD 初始加载一个片段

CHKP 建立检查点

SCHD 调度PSB

TERM 释放PSB

IMS的存储结构

IMS提供四种存储结构：

以下各存储结构的示例均以教学数据库PDBR为模型。

1.HSAM： 层次顺序访问方法，片段按层次顺序作物理邻接存储。

2.HISAM：层次索引顺序访问方法，

非根片段按层次顺序值升序邻接存储，

根片段用顺序域索引的方法组织并指向下属区域。

3.HDAM： 层次直接访问方法，片段的存储采用离散分布方式，

根片段用顺序域HASH方法组织，从根片段出发用指针

按层次顺序值的顺序把物理上分散的从属片段链接起来。

4.HIDAM：层次索引直接访问方法，类似于HDAM，不同的是，

根片段采用顺序域索引技术组织，而不是HASH方法。

故是HDAM和HISAM两种方法的混合。

根片段 从片段

HSAM 顺序邻接 顺序邻接

HISAM 索引法 顺序邻接

HDAM HASH法 链表

HIDAM 索引法 链表

如下图所示。

IMS的系统架构由六部分组成： 业务层：业务层与控制层完全分离，主要由各种不同的应用服务器组成，除了在IMS网络内实现各种基本业务和补充业务（SIP-AS方式）外，还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络中（IM-SSF方式），并为第三方业务的开发提供标准的开放的应用编程接口（OSA SCS方式），从而使第三方应用提供商可以在不了解具体网络协议的情况下，开发出丰富多彩的个性化业务。 运营支撑：由在线计费系统（OCS）、计费网关（CG）、网元管理系统（EMS）、域名系统（DNS）以及归属用户服务器（HSS/SLF）组成，为IMS网络的正常运行提供支撑，包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在线计费、离线计费、统一的网管、DNS查询、用户签约数据存放等功能。 控制层：完成IMS多媒体呼叫会话过程中的信令控制功能，包括用户注册、鉴权、会话控制、路由选择、业务触发、承载面QoS、媒体资源控制以及网络互通等功能。 互通层：完成IMS网络与其他网络的互通功能，包括公共交换电话网（PSTN）、公共陆地移动网（PLMN）、其他IP网络等。 接入和承载控制层：主要由路由设备以及策略和计费规则功能实体（PCRF）组成，实现IP承载、接入控制、QoS控制、用量控制、计费控制等功能。 接入网络：提供IP接入承载，可由边界网关（A-SBC）接入多种多样的终端，包括PSTN/ISDN用户、SIP UE、FTTX/LAN以及Wimax/Wifi等。 IMS系统中涉及的主要功能实体有： 本地用户服务器HSS(Home SubscriberServer)

HSS在IMS中作为用户信息存储的数据库，主要存放用户认证信息、签约用户的特定信息、签约用户的动态信息、网络策略规则和设备标识寄存器信息，用于移动性管理和用户业务数据管理。它是一个逻辑实体，物理上可以由多个物理数据库组成。 呼叫会话控制功能CSCF(Call Session Control Function)

CSCF是IMS的核心部分，主要用于基于分组交换的SIP会话控制。在IMS中，CSCF负责对用户多媒体会话进行处理，可以看作IETF架构中的SIP服务器。根据各自不同的主要功能分为代理呼叫会话控制功能P．CSCF(Proxy CSCF)、问询呼叫会话控制功能I-CSCF(Interrogation CSCF)和服务呼叫会话控制功能S．CSCF(Serving CSCF)，三个功能在物理上可以分开，也可以独立。 多媒体资源功能MRF(Multimedia Resource Function)

MRF主要完成多方呼叫与多媒体会议功能。MRF由多媒体资源功能控制器MRFC(Multimedia Resource Function Controller)和多媒体资源功能处理器MRFP(Multimedia Resource Function Processor)构成，分别完成媒体流的控制和承载功能。MRFC解释从S．CSCF收到的SIP信令，并且使用媒体网关控制协议指令来控制MRFP完成相应的媒体流编解码、转换、混合和播放功能。 网关功能

网关功能主要包括：出IMS网关控制功能BGCF(Breakout Gateway ControlFunction)、媒体网关控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、IMS媒体网关IMS．MGW(IMS Media Gateway)和信令网关SGW(SignalingGateway)。