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組込みデータベース

Empressと菱洋エレクトロが提供するIIoTソリューション

インダストリー4.0や、インダストリアルIoT(IIoT)などスマート工場化による工場内でのIoT活用が広がる中で、弊社はEmpress Software Japan社と連携し、近年最も注目されている通信プロトコル「OPC UA」をベースとしたプラットフォームなどIIoT向けソリューションをワンストップで提供しています。

Empressデータベースの製品構成

 

Empress組込みデータベースの基本性能

サイズ

800K(フットプリント) 1MB程度(Linuxのメモリサイズ)

同時アクセス数

無制限(他社は制限があります)

DB数

無制限

テーブルサイズ

最大264 bytes. 

レコードサイズ

最大264 bytes.

属性サイズ

最大264 bytes.

テーブル数

1データベースに対して32767テーブル

属性数

1テーブルに対して32767属性

インデックス/キー数

無制限

インデックス種類

B-Treeインデックス、絞込みインデックス、空間インデックス、全文インデックス、TimeSeriesインデックスなど

ファイルシステム

サポートしているOSのファイルシステムに対応可能

(HDD, SD, CF, FLASH ROMなど対応、Direct File I/Oも対応)

SQL

ANSI SQL92準拠(他社は制限があります)

 

 

 

Empress組込みデータベースのアーキテクチャー

 

 

他社データベースにはない、Empressデータベースのメリット

Empressは、IIoTに最適な暗号化組込みデータベース(ROM>800K、RAM>1MB)を提供します。

①透過性暗号化機能
中継器が盗難にあった場合の情報漏えいのリスクを軽減します。透過性暗号化のオーバヘッドは3%以下です。

②断電回復機能
工場では電源の瞬断があってもすぐに復旧できるデータベースが求められます。Empressは通電時に1つの関数をコールするだけでデータベースを復旧することが可能です。

③マルチプロセス・タスク機能
IoTソリュションでは更新中に検索が発生するため通常のインプロセス型のデータベースは使用できません。Empressは更新と検索を同時に実行できるインプロセス型のデータベースです。
④高速データベースエンジン
インプロセス型データベースエンジンはライブラリとして提供されますのでプロセス間通信で発生する通信の時間ロスを防げます。
⑤M2Mリプリケーション
他社データベースとデータ連携させるレプリケーション機能です。
対象はOracle/MS SQL Server/MySQL/PostgreSQL/DB2/Hadoop/MongoDB

 

 

暗号化機能

Empress組込みデータベースは米国商務省標準技術局(NIST)に準拠し、オープンアーキテクチュアー構造(ユーザの暗号化アルゴリズムをそのまま使用可能)のカーネル(データベースエンジン)暗号化データベースです。このためオーバヘッドを5%に抑えることが可能です。

ミドルウエアを用いた暗号化のオーバヘッドは最低でも200%以上、データ構造、容量によっては500%を超える場合もあります。

 

Empress暗号化の特長

  1. カラム単位の暗号化を実現しパフォーマンスの低下防止
  2. カーネルによる暗号化のため最小限のオーバヘッド
  3. NIST準拠(AES128, AES192, AES256)の暗号化
  4. すでに使用しているTPMセキュリティチップなどの暗号化アルゴリズムとのリンクが可能
  5. Cloudとの連携可能→Empress Mobisec 認証機能

 

テーブル定義

CREATE my_table (i BIGINT ENCRYPTED PRIMARY KEY

pk_ind,c NLSTEXT (64, 16,16,1) ENCRYPTED)

INSERT

10000件

→ 非暗号化 1.766165秒 暗号化 1.7883 秒

検索(100件)

SELECT * FROM my_table WHERE i < ? AND c LIKE ‘Record%’

→ 非暗号化 0.031794秒 暗号化 0.032032秒

 

 

断電回復

組込みデータベースは電断発生後、再度電源が入ったとき、データベースをいかに早く復旧して使えるかが大きな課題です。

  1. トランザクション中の場合 :  起動時にトランザクションを高速で解放することが出来ます。
  2. トランザクションのない場合 : レコードごとに検証しデータの整合性を確立した上でデータベース全体を復旧します。

 

データベースに不具合が発生したか否かは即時に回答が得られ、不具合発生の原因を知りたい場合も段階別に復旧していきますので原因を究明することも可能です。

 

高速性

Empressは他社のデータベースと比較すると登録で30倍以上、検索で4倍以上高速です。

以下はSQLiteとの性能比較です。

  Location: /sdcard (ANDROIDでJAVAを使用した測定結果)
Select Update Delete Insert
Empress 27 7 13 6
SQLite 90 194 512 42

 

 

 

 

メンテナンスフリー

Empress 組込みデータベースは人工衛星、宇宙探測器、飛行機、船、発電所、FAの制御・データ収録装置、複合機、通信機、エレベーター、スマートグリットまで幅広い分野で実績を持っております。その大きな理由のひとつは、Empressのメンテナンスフリー機能です。

  1. Empress はDBAを必要としません。
  2. Empress の管理機能はすべて関数化され、 DBAが明示的にコマンドを実行する必要がありません。
  3. Empressは非断片化構造を持ち経年劣化がありません。 運用中にVacuum 機能を実行する必要がありません。
  4. Empressはリソース定量化機能を提供しております。更新、登録と削除の繰り返し後でもデータファイルが急に増えることがありません。

 

 

レプリケーション

Empressレプリケーション

Empressは異なるOS間のEmpressデータベース同士のレプリケーション機能です。レプリケーション方法は以下があります。

  1. PULL型:レプリカがマスタDBの差分を取得する。デバイス、通信負荷が少ない
  2. PUSH型:マスタがレプリカDBに差分を転送する。通信負荷は大きい
  3. 2WAY型:PULLとPUSHの混在
  4. マルチマスタ型:すべての端末がマスタ

 

Empress M2Mレプリケーション

EmpressのM2MレプリケーションはEmpressデータベースと他社のデータベースとデータ連携させるレプリケーション機能です。 EmpressのM2Mレプリケーションの種類は以下になります。

  1. Oracle:基幹サーバで使用されているOracleとのレプリケーション
  2. Cloud:クラウド上にあるデータベースとのレプリケーション

 

また、世界的に見ても組込みデータベースにおいて、下記のようなレプリケーション機能を持つのはEmpressのみです。

 

◆高速・高性能

・Empressはマスター1対レプリカ255を0.5秒間隔でレプリケートする、高速かつ高性能なレプリケーションの実装が可能

 

◆多機能

・複数のマスタと複数のレプリケーションルートをDeviceごとに設定可能

・Pull型、Push型、2Way併用、マルチマスタのレプリケーションの実装が可能

・同じデバイス内でのレプリケーション(CとDドライブ、モバイルとSDカード)が可能

 

◆簡単

・設定は、設定ファイルでマスタテーブルのあるデバイスのIPアドレスを定義

・数行のSQL文でレプリケーションの実行、設定変更もSQL文で可能

・異なるデータベースのレプリケーションも5つのAPIで実装可能

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