基于增强条件公式的主动规则集可终止性判定方法研究

摘要

在工业控制系统、工作流管理、生物信息管理等现代应用中，经常要求数据库系统具有某种监视和报警功能，能够主动处理异常情况，主动数据库技术较好的满足了这种应用需求。比如在工作流系统中，使用主动数据库技术为工作流服务器描述任务处理，通过事件触发规则执行来实现工作流任务的自动路由；在工业自动化控制和生产过程中，需要使用主动技术处理设备运行中的警告和异常信息，使系统具有一定的自动恢复能力和容错功能。
　　主动数据库支持“事件—条件—动作”（ECA）规则，规则的触发事件（如数据库状态转变、时间事件、外部信号）引发对相应条件的检测，若条件为真，便执行相应动作。在当前流行的一些商用数据库系统中，都提供了触发器的机构来实现主动功能。由于规则集中的规则可能相互作用、相互影响，导致规则的行为十分复杂，数据库系统设计人员必须明确规则执行对数据库状态的影响，从而维护数据的一致性。因此，在主动数据库系统中，对规则进行行为特征分析十分必要，如何找到发现可终止性情形的有效方法是目前仍然值得研究的方向。
　　现有的可终止性分析方法中，基于触发图和活化图的方法没有考虑在一个触发环中所有规则能否在该环的同一次执行序列中被执行；条件公式的判定方法只包含整个规则集的不可更新或有限次更新变量，这种限制过于严格，导致该判断方法的适用性受到限制；现有的Petri网分析方法，可以较好的支持基于复合事件的规则集的可终止性分析，但并未支持复合条件的分析，从而影响该分析方法的有效性。为克服上述不足，本文提出了触发环的可执行序列概念，将触发环和规则的执行语义结合在一起，进一步提出触发环执行序列上的不可更新变量、可更新变量的概念。给出了建立包含可更新变量的条件公式的方法和由此产生的规则集可终止性判定方法，以及新算法的可终止性、正确性证明。理论分析表明，这种方法可以发现已有方法不能发现的可终止性情形。
　　着色 Petri网模型作为一种很好的建模和模型验证工具，在协议工程、工作流管理、硬件设计等应用领域得到广泛应用。例如在自动化办公工作流建模中，可以为提高办公自动化的效率服务；还可以作为智能系统中的辅助推理分析工具，改善系统性能。针对主动规则集特有的行为特性，现有的方法扩展了着色 Petri网模型以支持对复合事件的分析，为支持对复合条件的分析，本文进一步扩展了着色 Petri网模型，用于验证本文提出的基于增强条件公式的主动规则集可终止性判定算法，并利用开源软件进行了着色 Petri网扩展开发和验证算法的仿真模拟。仿真结果表明该模型可以较好的支持复合条件的表示和分析，同时也证明了本文算法的正确性、有效性。
　　本文的研究可以为数据库系统开发人员设计具有良好行为特性的主动规则集提供理论依据，并有助于设计并实现主动数据库系统的辅助分析工具，促进主动规则作为一种机制在相关应用领域中得到更多、更充分的应用。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

1.4论文的组织结构

第二章 基础知识

2.1 引言

2.2 主动规则的知识模型和执行模式

2.3 Petri网背景知识

2.4 本章小结

第三章 基于增强条件公式的主动规则集可终止性判定方法

3.1 引言

3.2 算法原理

3.3 建立增强条件公式的方法

3.4 可终止性判定算法

3.5 本章小结

第四章 ECPN验证模型及实验

4.1 引言

4.2 ECPN模型

4.3 实验设计及验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

附录

致谢