關于主動數據庫的研究進展及其應用的綜述

趙云霞

摘要：隨著數據庫技術的發(fā)展，數據庫技術與其他學科的內容相結合，是新一代數據庫技術的一個顯著特征，主動數據庫由于其相對傳統(tǒng)數據庫具有能主動提供服務的優(yōu)勢而得到了迅猛發(fā)展。本文從主動數據庫的產生、構成、實現、研究進展及其應用五個方面對其進行了闡述。

關鍵詞：傳統(tǒng)數據庫；主動數據庫

1 引言

數據庫系統(tǒng)已從第一代的網狀、層狀數據庫系統(tǒng)，第二代的關系數據庫系統(tǒng)，發(fā)展到第三代以面向對象模型為主要特征的數據庫系統(tǒng)。數據庫技術與網絡通信技術、人工智能技術、面向對象程序設計技術、并行計算機技術等互相滲透，互相結合，成為當前數據庫技術發(fā)展的主要特征。

主動數據庫自20世紀80年代初被提出后，因為能較好地滿足計算機集成制造、網絡管理、辦公自動化等眾多應用領域的特殊需要，受到了廣泛的關注，已成為數據庫領域的一個研究熱點。

2 主動數據庫的產生

傳統(tǒng)的數據庫所作出的一切響應都是針對用戶所作出的指令而進行的，數據庫本身不會根據自身狀態(tài)主動進行操作。在實際應用領域中，如管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等，用戶希望數據庫在緊急的情況下能根據當前狀態(tài)主動做出反應，進行相關操作，使得用戶能及時了解數據庫的情況并作出合適的操作。但是傳統(tǒng)的數據庫對此無能為力，無法主動向用戶提供信息。

因此，在傳統(tǒng)數據庫的基礎上，計算機工作者結合人工智能技術和面向對象技術提出了主動數據庫。主動數據庫不僅能提供一切傳統(tǒng)數據庫所能提供的服務，而且能主動對用戶提供服務。

3 主動數據庫的構成

主動數據庫系統(tǒng)（ADBS）由三部分構成，一個是傳統(tǒng)數據庫系統(tǒng)（DBS），一個是事件驅動的知識庫（EB），另外一個是相應的事件監(jiān)視器（EM）。即：ADBS=DBS+EB+EM。其中，EB是一組由事件驅動的知識的集合，每一項知識表示在相應的事件發(fā)生時，如何來主動地執(zhí)行其中包含的由用戶預先設定的動作。EM是一個隨時監(jiān)視EB中的事件是否已經發(fā)生的監(jiān)視模塊，一旦監(jiān)視到某事件已經發(fā)生時就主動地觸發(fā)系統(tǒng)，按EB中指明的相應知識執(zhí)行其中預先設定的動作。EB中知識表示形式的不同， 將獲得各種不同的主動行為，在目前常采用事件驅動的“條件——動作”規(guī)則表示這種知識。每條“條件——動作”規(guī)則指明什么條件下執(zhí)行什么動作。

4 主動數據庫管理系統(tǒng)的實現

傳統(tǒng)的主動數據庫管理系統(tǒng)一般采用“事件——條件——動作”模式，獨立地進行DBMS全部功能的設計實現；或在原有的DBMS的基礎上添加主動機制，使原來的DBMS具有主動性，能夠主動地實現動態(tài)修改和主動適應的功能。目前大多數ADBMS都采用“事件驅動”、“規(guī)則匹配”的機制來實現，如哈弗大學的CPLEX，IBM公司的SIARBURST。

傳統(tǒng)的ADBMS在實際應用中存在開發(fā)難度大、周期長、無法利用已有的歷史數據的不足之處。如果直接利用已有的數據而又能使傳統(tǒng)的數據庫系統(tǒng)具有主動性就能夠解決上面的問題，既可以節(jié)約資金又可以與現有數據庫系統(tǒng)兼容。這個問題的解決辦法是最近的研究重點，比較典型的方法主要有以下幾種：

4.1 基于組件的主動數據庫

基于組件的ADBMS實現方法直接利用已有的DBMS完成數據組織、共享資源等方面的功能，在數據連接層加入一個中間層組件監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)生的變化，并將這些變化實時地傳給系統(tǒng)的事件監(jiān)視器，當事件監(jiān)視器發(fā)現有系統(tǒng)定義的事件發(fā)生時自動進行條件匹配，如果匹配成功，則觸發(fā)相應的動作執(zhí)行。

4.2 基于圖的主動數據庫規(guī)則模型的E-RG

此模型基于規(guī)則執(zhí)行的時間關系，引入“依次關系”、“同步關系”與“并發(fā)關系”，將多個C-A規(guī)則按時間語義關系組成規(guī)則圖（Rule Graph）RG，相同的規(guī)則集可對應不同的RG，分別聯系于不同的事件，從而形成一種E-RG主動規(guī)則。E-RG主動規(guī)則的語義可表示為；事件E的發(fā)生觸發(fā)規(guī)則圖RG的執(zhí)行，RG的執(zhí)行滿足RG所含的時序關系，執(zhí)行的耦合方式包括“立即”、“推遲”、“分離”。

4.3 基于動態(tài)模糊邏輯的主動數據庫

基于動態(tài)模糊邏輯的主動數據庫系統(tǒng)引入了動態(tài)模糊數據的概念，它由一個DF數據庫（DFDBS）外加一個DF事件驅動規(guī)則庫（DFEB）及其相應的DF事件監(jiān)視器（DFEM）組成。即：DFADBS=DFDBS+DFEB+DFEM

4.4 分布式主動數據庫

分布式主動數據庫（DADB）的出現是應用的具體需求和分布式數據庫與主動數據庫互相融合、共同發(fā)展的結果。

5 主動數據庫的研究進展

實習主動數據庫的關鍵技術在于它的條件檢測技術，能否有效地對事件進行自動監(jiān)督，使得各種事件一旦發(fā)生就很快被發(fā)覺，從而觸發(fā)執(zhí)行相應的規(guī)則。此外，如何擴充傳統(tǒng)的數據庫系統(tǒng)，使之能描述、存儲、管理ECA規(guī)則，適應于主動數據庫；如何構造執(zhí)行模型，也就是說ECA規(guī)則的處理和執(zhí)行方式；如何進行事務調度，使之不僅能滿足開發(fā)環(huán)境下的可串行話要求，而且滿足對事務時間方面的要求；如何在傳統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)的基礎上擴充事務管理部件和對象管理部件以支持執(zhí)行模型和知識模型并增加事件偵測、條件檢測和規(guī)則管理等部件從而形成主動數據庫的體系結構；如何提高系統(tǒng)的整體效率等都是主動數據庫需要集中研究解決的問題。

“主動數據庫”它的一個很突出的思想是要讓數據庫系統(tǒng)具有各種主動進行服務的功能，并以一種統(tǒng)一而方便的機制來實現各種主動性需求，即要求把這些主動性功能用一種統(tǒng)一的方法與原有的數據庫功能集成在一個數據庫系統(tǒng)中。目前為止，這種機制主要是通過將一些規(guī)則嵌入數據庫系統(tǒng)的辦法來實現，目前人們研究工作主要集中在主動數據庫的實現模式和方法上。

6 主動數據庫的應用

雖然還處于研究的初級階段，但主動數據庫在計算機集成制造、網絡管理、辦公自動化等眾多應用領域都有著廣泛的應用。例如，在一些商品化的數據庫管理系統(tǒng)中，如Oracle和Sybase等數據庫系統(tǒng)，在某種意義上都引入了主動處理的功能。另外，主動性概念正在被引入各種與數據庫關系密切的領域中，因為人們發(fā)現這種主動性機制可方便地用來實現實時數據庫、合作數據庫、動態(tài)數據庫和演繹數據庫等。另外，在電網監(jiān)控等工業(yè)應用方面，主動數據庫也有廣泛應用。

主動數據庫已成為數據庫技術中一個活躍的研究領域，近年來的研究已取得很大的成果，雖然還有許多概念尚不成熟，技術問題還有待進一步研究解決，但它有著廣泛的研究應用前景。