（计算机应用技术专业论文）主动数据库事件监测及其数据依赖的研究.pdf

哈尔演理r 夫学t 学硕士学位论文 主动数据库事件监测及其数据依赖的研究 摘要 主动数据库系统是将主动性功能以一种统一的方法与原有的数据库功能 相结合，能够提供主动服务功能的数据库系统。主动数据库由主动规则机制 来实现其主动性，本文采用的e c a 规则主要由事件( e v e n t ) 、条件 ( c o n d i t i o n ) 和动作( a c t i o n ) 组成，e c a 规则是目前采用的较为广泛的一种 规则机制，其基本语义是：当事件发生对，事件被监测，检查是否满足条 件，若满足则执行相应的动作。可以看出主动数据库的关键是主动规则的处 理，而规则是由事件驱动的，因此本课题将工作的重点集中在主动数据库的 复合事件监测及交互数据依赖的分析上。 本文首先给出了规则模型中与事件相关的概念，然后提出基于p e r t i 网 和触发图的方法，进行事件监测及终止性分析，并且通过一个实例对主动数 据库的交互性数据依赖关系进行描述与分析。进一步改进已有的p e t r i 网模 型，对各种事件类型、事件消费策略下的监测采用了着色时间p n 模型方法 进行分析，给出了监测算法。在此基础上针对规则的终止性分析，引入触发 图，活化图，惰化图相结合的方法，对某些在只用触发图或触发图与活化图 下分析不能终止或不能确定的终止性的情况进行了分析，由此提高了判断的 准确性。最后，在解决带有交互性数据依赖关系时，本文通过对主动数据库 中数据元素之间的匹配和依赖关系进行分类细化，并依据概念级解释器的方 法导出依赖图，解决了带有计算性的数据依赖关系，使得事件执行的正确性 通过依赖关系的加强得到保证。概念依赖图不仅能够保证a d b 建模时的正 确性、完整性和数据一致性，而且在分析及实现更为复杂的异构数据库或者 交互数据依赖时还能避免出现语义矛盾。 关键词主动数据库；事件监测；交互依赖；p e t r i 网 竺尘鎏竺三垒兰三兰竺耋兰堡篁三 s t u d yo fe v e n tm o n l t o r l n ga n dd a t a d e p e n d e n c ylna c tiv ed a t a b a s e a b s t r a c t a c t i v ed a t a b a s es y s t e mh a sb e e na i m i n ga ti n t e g r a t i n gt h ea c t i v ef u n c t i o nt o t h et r a d i t i o n a l ( p a s s i v e ) d a t a b a s es y s t e mw i t hak i n do fu n i f i e dm e t h o d ，a n di t c a no f f e rt h ed a t a b a s ew i t ha c t i v es e r v i c ef u n c t i o ns y s t e m t h ea c t i v ef u n c t i o ni s a c h i e v e db yt h er u l e s m e c h a n i s m t h ep o p u l a rr u l e s ，e c ar u l e si nt h i sp a p e ra r e m a i n l yc o n s t i t u t e db ye v e n t c o n d i t i o na n da c t i o n i t sb a s i cs e m a n t e m ei s ：w h e n a ne v e n tt a k e sp l a c e ，t h ee v e n ti sm o n i t o r e d ，c h e c kw h e t h e rt os a t i s f yc o n d i t i o n o rn o t i fs a t i s f y , t h e nc a r r yo u tt h er e l a t i v ea c t i o n t h ek e yo ft h ea c t i v ed a t a b a s e i st od e a lw i t ha c t i v er u l e s s i n c et h er u l e sa r ed r i v e nb ye v e n t s ，e m p h a s i ss h o u l d b el a i do nm o n i t o r i n gt h ec o m p o s i t ee v e n t si na c t i v ed a t a b a s e b e s i d e sr e f i e r e d a b o v e ，t h ei n t e r d e p e n d e n td a t ai sa l s oa n a l y s e di no u rw o r k t h i sp a p e rg a v et h ec o r r e l a t i v ec o n c e p t so ne v e n t si nt h er u l e sm o d e lf i r s t t h e nt h em e t h o db a s e do np e t r in e ti sp u tf o r w a r da n dm e a n w h i l et h et r i g g e r g r a p hi sa p p l i e di nt h ea n a l y s i so ft e m i n a t i o n i nv i r t u e o fa ne x a m p l e ，w e d e s c r i b ea n da n a l y s et h ei n t e r - d e p e n d e n td a t ai na c t i v ed a t a b a s e t h ei m p r o v e d m o d e lo fp e t r in e t 。c o l o r e dt i m e dp e t r in e tc a nm o n i t o rt h ec o m p o s i t ee v e n t sw i t h d i f f e r e n t t y p e s i nt h ee v e n t c o n s u m i n g c o n t e x t s a f t e rt h i sw eg i v et h e m o n i t o r i n ga r i t h m e t i c a c c o r d i n gt oi t ，t h et r i g g e rg r a p h ，a c t i v a t i o ng r a p ha n d d e a c t i v a t i o ng r a p hi sc o m b i n e dt oa n a l y s es o m es i t u a t i o n sw h i c ha r cd e f i n e d n o n t e r m i n a t i o no ra r eu n c e r t a i ni no n l yu s i n gt r i g g e rg r a p ha n da c t i v a t i o n g r a p h n e wm e t l l o di sm o r ea c c u r a t ei nt h ei u d g e m e n to ft e r m i n a t i o nt h a ne v e r f i n a l l y , w er e s o l v eh o wt oe n s u r et h ei n t e r d a t ad e p e n d e n c i e sr e l a t i o n o fa d i s t r i b u t e dc o r r e l a t i v eh c t c r o g e n o u sd a t a b a s ei na na c t i r ed a t a b a s cs e m a n t i c a l l y b a s e d r e f e r r i n gt oo u rc a s em o d e l ，t h em a t c h i n ga n dd e p e n d e n c i e sa m o n gt h e d a t ae l e m e n t si na c t i v ed a t a b a s ea r ec l a s s i f i e da n dr e f i n e d ，a n dt h ed e p e n d e n c y g r a p hi sd e d u c e do nt h eb a s i so ft h ec a s em o d e la c c o r d i n gt o t h ec o n c e p t u a l l e v e lt r a n s l a t o rm e t h o d w i t hi t ，w ec a na s s u r et h ec o r r e c t n e s s ，i n t e g r a l i t ya n d c o n s i t e n c y f u r t h e r m o r e ，s e m a n t i cc o n t r a d i c t i o nc a nb ea v o i d e di nh a n d l i n gt h e m o r ec o m p l e xh e t e r o g e n o u sd a t a b a s eo ri n t e r d a t ad e p e n d e n c i e s k e y w o r d s a c t i v ed a t a b a s ee v e n tm o n i t o r i n g i n t e r - d e p e n d e n c y p e t r in e t 哈尔演理t 大学工学硕上学位论文 第1 章绪论 1 1 课题背景及理论与实际意义 主动数据库( a l d b ) 系统是一利t 能够实现自动处理事件机制的数据库系统。 近年来，对主动数据库的研究一直没有停止，随着数据库应用范围的1 3 益扩大 和所管理信息量的急剧增加，加之由于分布式数据库、多数据库体系结构的建 立而带来的数据分散性，人工维护和数据完整性和一致性变得非常困难。为了 克服传统数据库存在的缺点和问题，主动数据库致力于增强数据的管理能力， 提高事件语言的表达能力，加入实时监控实时处理的功能、智能的自适应和学 习能力、演绎推理功能，以及加强并集成传统的功能。 主动数据库的概念在二十世纪8 0 年代初期提出，经历了二十几年的研究 综合各种观点，我们得到如下几种定义： - 它能够自动对数据库内外状态作出快速反应，允许定义和执行相应行动 - 它是传统数据库和具有规则处理功能的专家数据库结合的产物 - 主动数据库强调这样一种概念：信息是动态的，并且能够以有效的方式对 用户作出智能的反应，它是数据库技术和人工智能技术的结合 - 它是d b m s 内嵌反应性行为功能以支持主动应用的数据库系统 综合各个角度对主动数据库的特征描述，归纳主动数据库系统就是将主动 性功能以一种统一的方法集成进传统( 被动1 的数据库形成的系统，能够提供主 动服务功能的数据库系统。其主要思想就是让数据库具有各种主动服务的功 能，并以规范且方便的机制移入d b m s 来实现各种主动性需求。根据目前的 对a d b 的服务要求，引入规则机制来实现。本文采用的e c a 规则主要由事件 o ! v e n o 、条件( c o n d i t i o n ) 、动作( a n i o n ) 组成。本课题将工作的重点集中在 a d b 的复合事件监测，终止性判断及交互数据依赖的分析上。 通过了解国内外的研究成果，我们也发现在主动数据库发展与成熟过程中 它可以与许多其它新技术数据库结合。例如，已经出现的面向对象主动数据 库、主动模糊数据库、主动时态数据库、主动实时数据库、主动知识数据库， 这些都是将主动机制成功引入的范例，也是本课题研究的另一方面重要意义。 本课题是黑龙江省自然科。羊基会( f 0 00 6 ) 研究内容的部分。 哈尔滨理l 大学 学颂十学位论文 1 2 课题的国内外研究现状 8 0 年代巾期关于a d b 和产生式( 或规则) 结合的论文大量出现。由于在实 现主动性上，许多人采用规则库的技术，a d b 又被称作带规则的数据库系 统。例如，著名的p o s t g r e s t l l 系统就是在关系d b m s 的基础上扩充的带有规则 管理和面向集合的产生式系统的d b m s 。而几乎是同一时期j e n n i f e rw i d o m e 2 i 等人也将面向集合的产生式概念引入关系d b 中，随后又继续发展，其标志性 的s t a r b u r s t 3 系统也是本课题研究的重要依据。在论文中作者提出s t a r b u r s t 的 规则语言是基于任意数据库的状态转换，而不仅仅是元组( t u p j e ) 或描述的改 变，由此产生了更清晰灵活性更高的执行语义。 与s t a r b u r s t 相近的主动数据库系统还有三个，分别是a r i e # t 、c h i m e l a l 5 1 【6 1 以及上面提及的p o s t g r e s 的s v ( s e c o n dv e r s i o n ) 。e r i cn h a n s o n 等人的a r i e l 系统致力于更新查询的处理。在a r i e l 中规则动作执行器紧密结合针对规则动 作与规则条件匹配的数据，其产生式规则语言最初是用于专家系统中的。 c h i m e r a 的最初原型是采用了s t a r b u r s t 的一些技术，并且它的规则语言是基于 s t a r b u r s t 系统的，但是c h i m e r a 在此基础上融合了面向对象和推断演绎技术。 同样是在上世纪8 0 年代，e c a 规则在h i p a c 册 8 项目中首先提出，e c a 规则在文献中的描述情况是：o l le v e n ti fc o n d i t i o nd oa c t i o n 。其基本语义也就 是说：当事件发生时，对与之相关的条件进行评估。如果条件满足，则执行预 先定义的操作l ”j 。 由于事件成为一个相对独立的规则组成部分，并且拥有相对独立的表示和 监测机制，因此对事件的监测便成为一个重要课题。p e t r i 网是系统模拟与系统 分析的一种合适工具。n a q v iw 等人在文献【“】中也提到p n 在a d b 模型中与专 家系统结合的应用。印桂生等人在文献提出了改进的p r t 网结构【1 2 1 ，有效的控 制了结点数量，并对规则的循环、冲突，矛盾等情况进行了分析，为终止性分 析提供了良好基础。但是，这些分析并没有考虑时间限制，也就是说这些模型 都在一定程度上受到了传统p e t r i 网描述全局时间能力不足的影响。因此，本 文在对网的改造上进行了研究，提出了着色时间p e t r i 网。在监测规则的终l t 性方面，触发图是一个得力的工具。左万利等人在触发图基础上加入了活化 图，惰化图 ”】，使终止性分析更加全面准确。 在传统数掘库上的数据依赖方面的理论已经很完善，对传统数据库的数据 依赖研究从未停止过，因为这确实是摆在数掘库研究者面前的一个重要课题。 哈尔滨理l 大学j 学坝卜学位论文 函数依赖，多值依赖【1 4 】，嵌入式依赖，以及空值依赖【1 5 1 等都己得到充分的研究 与论证。为了能更好的实现监测，对a d b 中的各种数据f 规则1 依赖，特别是 事件问的、条件问的依赖，以及它们之问的触发依赖等我们必须要认真考虑， 当然这其中也包含如上所述的某些传统依赖关系。在解决带有交互性数据依赖 关系时【1 6 】，本文通过概念级解释器的方法得到更为直观、准确的概念依赖图。 概念依赖图不仅能够保证a d b 建模时的正确性、完整性和数据一致性，而且 在分析及实现更为复杂的异构d b 或者交互数据依赖时还能避免出现语义矛 盾，减少数据在计算时的冲突，解决了带有计算性的交互数据依赖关系。 然而，我们也不能否认的是针对a d b 提出的各种定义中可能会有不准 确，不完备的地方。在事件监测的效率上，虽然基于c t p n 的监测模型对不同 事件类型的复合事件的发生、监测及连接进行了分析与改进，但是c t p n 模型 中增加的模型规模尚需进一步简化、优化，算法时间复杂度还需要进一步降 低。另外，尽管c t p n 考虑到时间参数，但是复合事件的选定与结合的深度仍 然有待于研究，所以与时态数据库的结合问题仍然是未来要研究的一个方向。 1 3 本文的组织情况 第1 章概述了a d b 现状和发展的情况，分析了目前国内外权威专家所开 发的系统及其方法与技术路线。并阐述了本文所作的改进与不足之处。 第2 章主要对e c a 规则模型各个部分进行定义及给出类p r o l o g 语法的描 述，重点把复合事件相关的各种需要考虑的因素，包括类型、复合操作、消费 策略、粒度等进行介绍与分析，为后续章节的论述提供基础。 第3 章提出基于p n 和触发图的方法进行事件监测及终止性分析。对各种 事件类型、事件消费策略下的监测采用了c t p n 模型方法进行分析，给出了监 测算法。对规则的终止性分析采用了触发图，活化图，惰化图相结合的方法， 对某些在只用触发图或触发图与活化图下不能终止或不能确定的情况进行了分 析，由此提高了判断的准确性。 第4 章针对在a d b 中出现的交互数据依赖关系提出如何在基于语义的 a d b 模型中保证分布在相关的不同数据库的交厦数据依赖关系。参照本文的 实例模型对a d b 中数据元素之间的匹配和依赖关系进行分类细化，并依掘概 念级解释器的方法导出依赖图，解决了带有计算性的数据依赖关系，使得事件 执行的币确性通过依赖关系的加强得到保计。 最后在结论中对令文进行了总结，j i 、j 今后的研究方向作出了展望。 哈尔滨理王大学i 学硕卜学位论文 第2 章主动数据库规则模型 主动数据库的规则是由事件驱动的，相对而言事件的表达要比数据复杂， 因此可以认为事件驱动是数据驱动的推广。同样是在上世纪8 0 年代，e c a 规则在h i p a c 项目中首先提出，e c a 规则在文献中的描述情况是：o ne v e n t ； i fc o n d i t i o n ：d oa c t i o n 。基本语义也就是说：当事件发生时，对与之相关的条 件进行评估( 对某些实时系统中还包括即时的或规定的时间检测条件l ，在这 里不作详述1 如果条件满足，则执行预先定义的操作。 类似于数据定义语言( d o l l ，e c a 规则定义的语法如下： d e f i n er u l e m l e _ n a m e l o ne v e n t _ c l a u s e 1 fc o n d i t i o nc l a u s e d oa c t i o n _ c l a u s e c o u p l i n g m o d e ( c o u p l i n g ，c o u p l i n g ) p r i o r i t i e s ( b e f o r e a f t e r ) r u l en a m e 2 b e f o r e 和a f t e r 是触发器语言中的时间关键字。 关于主动规则和事件，刘云生提出了一种实时的触发器设计思想，但在对 刻画事件发生时的粒度过于粗糙【1 8 】，表示事件过于复杂，同时若原子事件发 生，可能导致包含此原子事件的复合事件在同时发生时产生冲突。虽然 c j d a t e 也意识到这一点，进而采用事件运算符【1 9 i 的方法，尽管这样能够简化 事件的表示，但还没有很好地解决冲突问题。此外，因为触发器的e c a 规则 是由产生式规则演变而来，在s a ( 情况。动作) 改进之后，出现了特别是e c a 规则中要解决e c 与c - a 之间的复杂匹配。a d b 中关于规则的触发h i p a c 系 统还提出了三种耦合模式：立即式、延时式和分离式，关于耦合模式将在第3 章详细介绍。 2 1 事件的基本概念 _ 芏动机制的关键之一就是通过对事件的监测和处理来激发数据库管理系统 对数据库系统状态的监控，因此可以说丰动机制的基础足事件。事件是指发生 在主动数摒库系统以外的一系列活动，引发数掰库系统的状念发生变化，宅动 数掘库系统会因此确定是齿触发，及何时触发仃关规则，对事件的发! l 作出反 哈尔滨删t 大学1 = 学硕士学位论文 应。事件具有下列特征：时序性事件的发生肓先后、并发、同步和异步等事 件天系：可组合性一例如，若干基本事件通过交、并、反等可组合成复合事件 序列；可嵌套性一个事件可以分发其它市件。 为了建立一个具有较完善功能的主动数据库系统，必须提供用户一种表达 各种复杂事件的能力。事件表达式可以用基本事件和运算符构成事件代数，这 大大扩充了事件的表达能力。 2 1 1 事件的定义 本小节将正式给出形式化描述的事件定义。通过这样一个定义可以较清晰 地理解主动数据库的事件在系统中的作用，及它与事务之间的关系。 定义2 1 ( 事件1 ：事件是在数据库中某一时刻产生的事务的一部分。这有两 方面的含义：第一、事件是系统行为的标志，行为可以是数据库操作、事务管 理操作、时间行为或系统与外部环境的通信。第二、事件可以由一个时间参照 点来指明，这个时间参照点可以是系统行为开始的瞬间，也可以是结束的瞬 间。 2 1 2 事件的类型 在主动数据库中，事件可以描述为： ：= 事件广义上可分为基本事件( 也称原子事件) 和复合事件。基本事件：在系 统中预先定义的事件；复合事件：将一组运算符运用于基本事件或复合事件。 基本事件是事件描述语言的基础，它对于提供主动功能是极其必要的i 然而基 本事件还不能够满足规则表达的要求，许多规则要求更为复杂的描述，复合事 件则可以很好的满足要求。 具体可按照事件类型分为对象事件、事务事件、时间事件、外部事件等。 事件只有预先定义以后，系统才能对其做出处理f 包括监测和发信号) 。关于事 件的信息都存放在事件库中，并且由事件与触发器管理程序来维护。系统中存 在各种各样的事件，合理的划分事件类型可方便对其管理，同时提高系统的效 率。 1 对象事件 对缘事件拙述数据库状态的变化，包括数据的插入、删除、修改等操作 f 叫i n s e r t , d e l e t e ，u p d a t e e t c ) 。因为查询操作s e l e c t 不涉及数据库状态 n ，j - 曳变，所以查询、搜索不包括其中。存这甲考虑如r 四种情况： 口舟尔滨理丁大学工学硕学位论文 ( 1 ) 当数据库的一个指定部分的内容x 发生改变( 包括插入、删除和更新等) 时发生的事件c h a n g e ( x ) 。 ( 2 ) 当数据库的一个指定部分的内容x 处于某个特定状态( 包括取特定值或 它的值处于或超出某个特定范围) 时，或与另一内容y 具有某种特定关系时发 生的事件。 ( 3 ) 当数据库的一致性遭到破坏时发生的事件。 ( 4 ) 当数据库的容量大于某个限制时，或出现异常状态时发生的事件。这类 事件用来监视数据库的状态，实现一一致性和完整性约束。 另外，还有一类对象事件，它们与数据库执行有关。在执行数据库语言或 数据处理语言的某个( 种) 语句时( 或执行完成后) 引发的事件，或者当数据处理 进入“死循环”时引发的事件。这类事件用来实现处理的跟踪、自动审计、日志 自动建立，例外处理或出错监控等。 2 事务事件 事务事件描述事务管理操作，包括事务的b e g i n ，e n d ，c o m m l l r ， a b o r t 。 事件的时问参照点是系统行为的结束。事务的状态变迁图可以形象的描述 其过程，如图2 1 所示。 图2 1 状态变迁图 f i g 2 1p i c t u r eo fs t a t et r a n s i t i o n ( 1 ) 活动状态：事务开始执行后，立即进入活动状态。在活动状态，事务执 行对数据库的读写操作。 ( 2 ) 局部提交状态：事务的最后一个语句执行之后，进入局部提交状态。事 务执行结束，有可能对数据库的操作还在系统缓冲区，所以r 歪不能说事务真正 的结束， 5 能先进入局部提交状态。 6 哈尔滨理_ 大学工学硕士学位论文 ( 3 、失败状态：处于活动状态的事务还没有到达最后一个语句就中止执行， 此时事务进入失败状态。失败状态还可以从局部提交状态转换而来。 ( 钔异常中i 卜状态：处于失败状态的事务，很可能已经对数据库进行了修 改。为了保证事务的原子性【2 0 】，应该撤消该事务对数据库已做的修改。对事务 的撤消操作称作同滚( r o l l b a c k ) 。事务进入异常中止状态时有两种选择，事务重 新启动或者取消事务。 佑1 提交状态：事务进入局部提交状态后，并发控制系统将检查是否存在错 误。检查通过后，系统执行提交，并通知系统，事务进入提交状态。 3 耐间事件 时间事件描述系统的时间行为，它分为三种：绝对时间事件( a n ，相对时 间事件( b e f o r 】酣a m r ) ，周期时间事件0 j w r y ) 。 ( 1 1 事件t i m e = t o ，其中t o 表示一个绝对时间，可以是一个常数，也可以是 用户或程序设置的变量；还可以是一个事件开始或终止的时问，或者是数据库 事务开始、提交或放弃的时间； ( 事件t i m e - t o ，是一个区间事件，在t i m e 大于等于t o 时都发生； ( 4 ) 事件t i m e t o ，t 1 ) ，在t o 到t l 之间发生； ( 5 ) 事件t o o t l ，0 是一个关系运算符，事件在t o 和t 1 满足0 关系时发生。 这类事件都与时间有关，可用来描述数据库中各种时间限制条件，在实时 控制和事件同步等应用中使用。 4 外部事件 为了实现同用户的各模块之间或不同用户之间相互传递信息，在系统中 设立一些“信号”，这里用s 表示。 ( 1 1 事件s = i ，其中i 表示一个整数，该事件表示信号s 等于i 时发生的事件。 ( 2 ) 事件s 至i ，表示信号s 的值小于等于i 时发生的事件。 f 3 1 事件s i ，表示信号s 的值大于i 时发生的事件。 f 4 ) 事件s ，0s 2 ，其中s 1 ，s 2 为两个信号，0 是一个关系运算符。该事件表 示信号s ，s ：的值满足关系0 时发生的事件。这些事件可以实现数据库应用程 序的同步和通讯，从而实现一些复杂的应用。 以l 已经给出了几种事件，可以分别用在不同的场合。它们即可以是基本 事件也可以是复杂事件。但是，用户有时往往需要更复杂的事件，它们是这些 事件的组合l 习此，还需要给出种事件代数表达式，以便用，根据需要从这 些事件构造再种丰富的复合事件。 哈尔滨理t 大学丁学硕十学位论文 2 2 事件的复合操作 2 2 1 基本复合操作 1 ，a l u 多元并操作) ：a l l ( e 1 ，e 2 ，e 。) 表示e l ，e 2 ，都发生，且与顺序无 关； 2 ，a n y ( 选择操作) ：a n y ( e l ，e 2 ，e n ) 表示e 1 ，e 2 ，e n 中至少有一个发生， 且与顺序无关； 3 s e o ( f 苗元序列操作) ：s e q ( e 1 ，e 2 ，e 。) 表示e l ，e 2 ，e n 按此先后顺序相继 发生： 4 a n d ( 与操作) ：e 1a n de 2 表示e 1 和e 2 都发生； 5 o r ( 或操作) ：e lo re 2 表示e l 和e 2 中至少有一个发生； 6 p r e ( 序列操作) ：e 1p r ee 2 表示e 1 和e 2 都发生且e 1 先于e 2 发生； 7 n o t ( 非操作) ：n o te 1 表示e l 不发生。 除了上述七种操作外，还有与时间周期t 相关的两种操作运算： 8 p e r i o d ( 周期运算1 ：如果事件e 在固定的时间间隔中反复出现，那么称e 为周期事件。p ( e l ，【l 】 e 3 ) 指事件e 1 ，e 3 在时间间隔t 发生，贝, l j p 发生。此处时间t 是确定的常数。 9 a p e r i o d ( 非周期运算) ：指某事件e 在两个事件的发生间隔中发生。 a ( e l ，e 2 ，e 3 ) q b e l ，e 2 ，e 3 为任意事件。每当e 2 发生在e 1 和e 3 的发生间隔中，非 周期复合事件a 发生。此时a 可能发生0 次或多次( 当e 1 ，e 3 间隔中e 2 不发生或 e 。，e 3 不存在间隔则a 发生0 次) 。e 1 ，e 3 间隔为半开区间( e 1 ，e 3 】。 事件的复合操作可以嵌套，故以上e i ( i - 1 2 ，n ) 可以是基本事件标识，也 可以为复合事件标识或复合事件表达式。事实上，基本事件是复合事件的特 例，称p r e ，o r ，a n d 和n o t 为基本复合操作，因为其它复合操作都可以用 它们来表示【2 1 】： 1 a l u e l ，e 2 ，e 。) 表示成( e la n de 2a n d a n de 。) ； 2 a n y ( e l ，e 2 ，e 。) 表不成( e lo re 2o r o re 。) ； 3 s e q ( e t ，e 2 e ) 表不成( e lp r ee 2p r e p r ee 。) ； 4 e le x ce 2 表示成( ( n o re 1a n de 2 ) o r ( n o te 2a n de 1 ) ) 。 以下若无特别说明，复合操作都是指基本复合操作。 1 i 台尔滨理工人学工学硕上学位论文 2 2 2 事件复合操作的实现 1 算符优先法 复合事件的实现依赖于复合事件基本表达式的处理。为此，采用状态自动 机法先分析基本表达式以构造出相应于每个复合事件的状态转换图，再按状态 转换图进行事件复合操作的处理。 首先根据算符优先关系，将事件表达式的处理转化为对单个基本复合操作 p r e ，o r ，a n d 和n o t 的处理，算符集合为p = ( ，) ，n o t , p r e ，a n d ，o r ，规 定算符优先级从高到低为：( ，) ，n o t ，p r e ，a n d ，o r 。其次处理各个基本 复合操作，表达式分析处理的最终结果是复合事件状态自动机( 或状态转换图) 。 2 复合事件状态自动机 定义2 2 ( 复合事件自动机) ：一个复合事件状态自动机是一个五元组： a = ( s ，6 ，s o ，f ) 其中：s s b 状态集 s o ，s 1 ) s 。 ，为字母表，6 为映像s e s ，s o 为初始状 态，f 为终止状态集。 这里，就是e u f ，其中e 是表达式所包含的事件的集合，s 为空，d 是状态转换图中的边，如6 ( s o ，e ) = s l ，其中e ，s o ，s 1 s ，且s 0 为边的起点，s l 为边的终点。在状态s o 时，若遇到事件e ，转换成状态s 。 3 事件表达式的处理 事件表达式处理操作对象是事件标识e 和状态对偶s p 。 状态对偶s p 幅t a t ep a i r ) 设为b e g i n s t a t e ，e n d s t a t e 。在表达式 处理开始时，复合事件状态自动机的状态集s 为空，通过各个操作符的处理， 状态和映像逐次增加或改变。每个操作符的处理都对状态自动机做出某些修 改，其结果都是一个状态对偶。最后一个操作符的处理形成的状态对偶就是整 个表达式的结果，它的b e g i n s t a t e 和e n d s t a t e 就作为状态矩阵的初始 状态和终止状态。 ( d o r 操作 由于事件标识e 和状态对偶s p 两种操作对象，则需要考虑如下4 种情况： e lo re 2 ：操作处理结果为状念对偶( s l ，s 2 ) ，其中s l 和s 2 是不同于状念转 换图中已有状态的新状态，向状态转换图中增加顶点( 状态) s 。 d s = ，以及边 6 ( s 1 ，e t ) = s 2 ，6 ( s l ，e 2 ) = s 2 。 eo rs p ：s p 兰j ( sj ，s 二) ，则操作结果仍为状态对偶( s 1 ，s 2 ) ，然后住状态 换图中加入边d ( s l ，e 1 = s ，。 l 冶尔滨埋工人学工学硕士学位论文 s p o r e ：由于o r 操作满足交换律，故同上述。 s p lo rs p 2 ：s p i 和s p 2 分别为( s h s 2 ) 和( s 3 ，s 4 ) ，其中s 1 ，s 2 ，s 3 ，s 4 为已有 状态。设操作结果为状态对偶f s s ，s 。) ，其中s 5 ，s s 为新的状态。在状态转换图中 加入顶点s 5 、s 6 ，再加入边d ( s 5 ，e ) = s i ，d ( s 5 ，e ) = s 3 ，6 ( s 2 ，) = s 6 ，6 ( s 4 ，s ) = s 6 。 r 2 ) p r e 操作 p r e 也需要考虑4 种情况，不司于o r 操作的是，p r e 操作不满足交换律。 e lp r ee 2 ：新状态s l ，s 2 ，s 3 。操作结果为( s 1 ，s 2 ) 。向状态转换图中加入 顶点s 1 ，s 2 ，s 3 ，以及边6 ( s 1 ，e 1 ) = s 3 ，6 ( s 3 ，e 2 ) = s 2 ，6 ( s 3 ，s ) = s 1 。 ep r es p ：s p ( s b s 2 ) ，新状态为s 3 ，操作结果为( s 3 ，s 2 ) 。向状态转换图中 加入顶点s 3 ，以及边6 ( s 3 ，e ) = s 1 ，d ( 5 1 ，s ) = s 3 。 s pp r ee ：s p 为( s 1 ，s 2 ) ，新状态为s 3 ，操作结果为( s l ，s 3 ) 。向状态转换图 中加入顶点s 3 ，以及边6 ( s 2 ，e ) = s 3 ，6 ( s 3 ，e ) = s 2 。 s p lp r es p 2 ：s p l 和s p 2 分别为( s 1 ，s 2 ) 和( s 3 , s 4 ) ，则操作结果为状态对偶 ( s l ，s 4 ) ，再向状态转换图中加入边6 ( s 2 ，e ) m s 3 ，d ( s 3 ，) = s 2 。 f 3 ) a n d 操作 创咪作复杂一些，但它可以分解为p r e 操作和o r 操作。在分布式系统 中，事件集是一个偏序集，而在集中式系统中，事件集是一个全序集。因此， 集中式系统中任意两个事件都有时间上的先后顺序关系。如果暂时只考虑集中 式系统，那么根据a n d 操作的语义，对于操作o p d la n do p d 2 ( 其o p d l 和 o p d 2 是事件标识或状态对偶1 ，可分三步来实现： 处理操作o p d lp r eo p d 2 ，设操作结果为状态对偶( s 1 ，s 2 ) ： 处理操作o p d 2p r eo p d l ，设操作结果为状态对偶( s 3 ，s 4 ) ； 处理操作( s l ，s 2 ) o r ( s 3 ，s 4 ) ，如此a n d 操作的处理就转换成对p r e 操作和 o r 操作的处理。 ( 4 ) n o 喙作 q n o re ：设操作处理结果是状态对偶( s l ，s 2 ) ，其中s l ，s 2 是不同于状态转 换图中已有状态的新状态。向状态转换图中增加顶点s ，和s 2 ，以及边 d ( s 2 ，e ) = s i a n o ts p ：设s p 为( s 1 ，s 2 ) ，则操作结果为状态对偶( s 2 ，s 1 ) 。复合事件表达 式经过以上基木复合操作处理后，生成了一个状态转换图( 或状态矩阵) ，可能 含有s 边，若有，则将s 自动机转换成不含e 边的复合事件自动机。基于这个 自动机，复合事件处理器根据旌本事件的发生历史，来决定复合市什状态矩阵 的状态迁移，当达到终结状态时，通知系统相应的复合事件发，上。 哈尔演理工大学工学硕上学位论文 下面通过一个例子来说明复合事件的处理过程。设有一个复合事件，其表 达式为a n y ( e 1 ，s e q ( e 2 ，e 3 ) ) 。 ( 1 ) 首先将其转换成复合事件基本表达式( e lo r ( e 2p r ee 3 ) ) ： ( 2 ) 按照算符优先关系进行基本操作处理。表达式处理完毕后，最后结果为 最后一次操作处理的结果。消去边后的状态自动机为：a = ( s ，6 ，s l ，f ) 其中，s = s 1 ，s 2 ，s 3 ) ，= e l ，e 2 ，e 3 ，f = e 3 ， d ( s 1 ，e 1 ) = s 3 ，d ( s 1 e 2 ) = s 2 ，6 ( sx ，e 3 ) = s 1 ， 6 ( s 2 ，e 1 ) = s 3 ，6 ( s 2 ，e 2 ) = s 2 ，6 ( s 2 ，e 3 ) = 8 3 基于这个复合事件状态矩阵和基本事件监测，系统就可以处理复合事件。 针对具体的事件发生纳j h i s t o r y ( e 1 , e 2 ，e 3 ) ，来讨论表达式对应的复合事件的处 理过程。事件e 2 和e 3 可以被基本事件监测器监测到，这时，复合事件处理器会 做出相应的反应。 处理步骤为： ( 1 ) 将状态转换矩阵当前状态设置为初始状态s ，； 圆事件e 2 发生，通过查看该自动机对应的复合事件状态矩阵，而将其当前 状态设置为s 2 ； ( 3 ) 事件e 2 再次发生，根据复合事件状态矩阵，当前状态仍为s 2 ； ( 4 ) 事件e 3 发生，则当前状态转换为s 3 ，若s 3 为终结状态，则向系统报告该 复合事件发生； ( 5 ) 将状态转换矩阵当前状态重新设置为初始状态s 。，等待下一事件的发 牛。 2 3 复合事件的类p r o l o g 语法描述 根据e c a 规则，主动规则作如下定义： e c a r u l e ：= ； ； ：= m e m h e rl s u b s e tis e t ：= i m m e d i a t eid e f e r r e did e t a t c h e d ：= m a n d a t o r ylo p t i o n a ljn o n e 这就是规则的类p r o l o g 语言，在下面的几个小节当中，我们具体解释规则 中的事件、条件、动作定义的含义。 哈尔滨理e 大学t 学坝十学位论文 2 3 1 事件消费策略 事件的消费策略也称l ：下文相关环境。在监测复合事件时，可能会宵多个 同类型事件同时发生。例如，考虑复合事件c e ，c e 为事件e l ，e 2 的相继发 生运算事件。如果事件e ，发生了两次，先是e ，后是e l ，而后又发生了事件 e ，这就产生了一个问题：c e 选择哪两个事件组成复合事件? 因为在合成时 可能产生这样一些组合：( e l ，e 2 ) ，( e l ，e 2 ) 和( e 1 ，e 2 ) v ( e l ，e 2 ) 。所以，具体的复 合事件组合实际上是一个选择事件消费策略的问题。 以下将描述四种消费策略，根据不同的消费策略( 上下文) ，系统将选择不 同的复合事件。 1 最近消费策略( r e c e n t ) ：将最近发生事件的集合组合成复合事件，按照 r e c e n t 策略，在上面的例子中，应选择( e l ，e 2 ) 作为检测到的复合事件。在此之 后，在检测复合事件c e 时，不再考虑( e l ，e 2 ) ，( e l ，e 2 ) 。 2 顺序消费策略( c h r o n i c l e l ：以事件发生的顺序构造复合事件。按照 c h r o n i c l e 策略，e 2 发生时应选择e 1 构造复合事件，即( e l ，e 2 ) 。以后不再考虑 用e 1 e 2 构造复合事件c e 。 3 连续消费策略( c o n t i n u o u s ) ：定义一个滑动窗i s l ，对每个基本事件都构成 一个复合事件。即对e l 和e l 都和e 2 进行组合，分别构成两个复合事件。当 e 2 发生时，将检测到两个复合事件。 4 累积消费策略( c u m u l a t i v e ) ：一直监测发生积累基本事件直到最后生成复 合事件。在e 2 产生时将触发复合事件c e ，c e 的第一个事件参数包括两个事 件e 】和e 】。 2 3 2 事件粒度及作用 由于应用的需要，对事件的运用应采用灵活的手段。事件粒度指明了某事 件的应用范围。 事件粒度可分成三类： 1 集合( s e t ) ：指该事件适用于集合中的所有对象( 如一个类的所有实例) 。 2 子集( s u b s e t ) ：指该事件适用于集合中的部分对象。 3 成员( m e m b e r ) ：指该事件只适用于集合中的某个成员对象( 如对某实例的 访问予以授权) 。 事件的作用f r o l e ) 指明了列丁1 二动