关于主动数据库的研究进展及其应用的综述

赵云霞

摘要：随着数据库技术的发展，数据库技术与其他学科的内容相结合，是新一代数据库技术的一个显著特征，主动数据库由于其相对传统数据库具有能主动提供服务的优势而得到了迅猛发展。本文从主动数据库的产生、构成、实现、研究进展及其应用五个方面对其进行了阐述。

关键词：传统数据库；主动数据库

1 引言

数据库系统已从第一代的网状、层状数据库系统，第二代的关系数据库系统，发展到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算机技术等互相渗透，互相结合，成为当前数据库技术发展的主要特征。

主动数据库自20世纪80年代初被提出后，因为能较好地满足计算机集成制造、网络管理、办公自动化等众多应用领域的特殊需要，受到了广泛的关注，已成为数据库领域的一个研究热点。

2 主动数据库的产生

传统的数据库所作出的一切响应都是针对用户所作出的指令而进行的，数据库本身不会根据自身状态主动进行操作。在实际应用领域中，如管理系统、办公自动化系统等，用户希望数据库在紧急的情况下能根据当前状态主动做出反应，进行相关操作，使得用户能及时了解数据库的情况并作出合适的操作。但是传统的数据库对此无能为力，无法主动向用户提供信息。

因此，在传统数据库的基础上，计算机工作者结合人工智能技术和面向对象技术提出了主动数据库。主动数据库不仅能提供一切传统数据库所能提供的服务，而且能主动对用户提供服务。

3 主动数据库的构成

主动数据库系统（ADBS）由三部分构成，一个是传统数据库系统（DBS），一个是事件驱动的知识库（EB），另外一个是相应的事件监视器（EM）。即：ADBS=DBS+EB+EM。其中，EB是一组由事件驱动的知识的集合，每一项知识表示在相应的事件发生时，如何来主动地执行其中包含的由用户预先设定的动作。EM是一个随时监视EB中的事件是否已经发生的监视模块，一旦监视到某事件已经发生时就主动地触发系统，按EB中指明的相应知识执行其中预先设定的动作。EB中知识表示形式的不同， 将获得各种不同的主动行为，在目前常采用事件驱动的“条件——动作”规则表示这种知识。每条“条件——动作”规则指明什么条件下执行什么动作。

4 主动数据库管理系统的实现

传统的主动数据库管理系统一般采用“事件——条件——动作”模式，独立地进行DBMS全部功能的设计实现；或在原有的DBMS的基础上添加主动机制，使原来的DBMS具有主动性，能够主动地实现动态修改和主动适应的功能。目前大多数ADBMS都采用“事件驱动”、“规则匹配”的机制来实现，如哈弗大学的CPLEX，IBM公司的SIARBURST。

传统的ADBMS在实际应用中存在开发难度大、周期长、无法利用已有的历史数据的不足之处。如果直接利用已有的数据而又能使传统的数据库系统具有主动性就能够解决上面的问题，既可以节约资金又可以与现有数据库系统兼容。这个问题的解决办法是最近的研究重点，比较典型的方法主要有以下几种：

4.1 基于组件的主动数据库

基于组件的ADBMS实现方法直接利用已有的DBMS完成数据组织、共享资源等方面的功能，在数据连接层加入一个中间层组件监视系统发生的变化，并将这些变化实时地传给系统的事件监视器，当事件监视器发现有系统定义的事件发生时自动进行条件匹配，如果匹配成功，则触发相应的动作执行。

4.2 基于图的主动数据库规则模型的E-RG

此模型基于规则执行的时间关系，引入“依次关系”、“同步关系”与“并发关系”，将多个C-A规则按时间语义关系组成规则图（Rule Graph）RG，相同的规则集可对应不同的RG，分别联系于不同的事件，从而形成一种E-RG主动规则。E-RG主动规则的语义可表示为；事件E的发生触发规则图RG的执行，RG的执行满足RG所含的时序关系，执行的耦合方式包括“立即”、“推迟”、“分离”。

4.3 基于动态模糊逻辑的主动数据库

基于动态模糊逻辑的主动数据库系统引入了动态模糊数据的概念，它由一个DF数据库（DFDBS）外加一个DF事件驱动规则库（DFEB）及其相应的DF事件监视器（DFEM）组成。即：DFADBS=DFDBS+DFEB+DFEM

4.4 分布式主动数据库

分布式主动数据库（DADB）的出现是应用的具体需求和分布式数据库与主动数据库互相融合、共同发展的结果。

5 主动数据库的研究进展

实习主动数据库的关键技术在于它的条件检测技术，能否有效地对事件进行自动监督，使得各种事件一旦发生就很快被发觉，从而触发执行相应的规则。此外，如何扩充传统的数据库系统，使之能描述、存储、管理ECA规则，适应于主动数据库；如何构造执行模型，也就是说ECA规则的处理和执行方式；如何进行事务调度，使之不仅能满足开发环境下的可串行话要求，而且满足对事务时间方面的要求；如何在传统数据库管理系统的基础上扩充事务管理部件和对象管理部件以支持执行模型和知识模型并增加事件侦测、条件检测和规则管理等部件从而形成主动数据库的体系结构；如何提高系统的整体效率等都是主动数据库需要集中研究解决的问题。

“主动数据库”它的一个很突出的思想是要让数据库系统具有各种主动进行服务的功能，并以一种统一而方便的机制来实现各种主动性需求，即要求把这些主动性功能用一种统一的方法与原有的数据库功能集成在一个数据库系统中。目前为止，这种机制主要是通过将一些规则嵌入数据库系统的办法来实现，目前人们研究工作主要集中在主动数据库的实现模式和方法上。

6 主动数据库的应用

虽然还处于研究的初级阶段，但主动数据库在计算机集成制造、网络管理、办公自动化等众多应用领域都有着广泛的应用。例如，在一些商品化的数据库管理系统中，如Oracle和Sybase等数据库系统，在某种意义上都引入了主动处理的功能。另外，主动性概念正在被引入各种与数据库关系密切的领域中，因为人们发现这种主动性机制可方便地用来实现实时数据库、合作数据库、动态数据库和演绎数据库等。另外，在电网监控等工业应用方面，主动数据库也有广泛应用。

主动数据库已成为数据库技术中一个活跃的研究领域，近年来的研究已取得很大的成果，虽然还有许多概念尚不成熟，技术问题还有待进一步研究解决，但它有着广泛的研究应用前景。