数据库新技术简介讲义课件.ppt

1、兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 第第11章章 数据库新技术简介数据库新技术简介u 11.1 11.1 多媒体数据库多媒体数据库 u 11.2 11.2 主动数据库主动数据库 u 11.3 11.3 实时数据库实时数据库 u 11.4 11.4 移动数据库移动数据库 u 11.5 11.5 空间数据库空间数据库u 11.6 11.6 小结小结本章主要内容本章主要内容11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理

2、与应用Principle and Application of DataBase 数据库技术从20世纪60年代中期产生至今已有40多年的历史，数据库技术一直是最活跃、发展速度最快的IT技术之一。现代数据库应用范围非常广，涉及许多相关技术，本章选取了一些有代表性的数据库新技术，包括多媒体数据库、主动数据库、实时数据库、移动数据库和空间数据库，简要介绍了各种技术的基本概念、关键技术、相关应用及其发展现状等。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 第第11章

3、章 数据库新技术简介数据库新技术简介u 11.1 11.1 多媒体数据库多媒体数据库 u 11.2 11.2 主动数据库主动数据库 u 11.3 11.3 实时数据库实时数据库 u 11.4 11.4 移动数据库移动数据库 u 11.5 11.5 空间数据库空间数据库u 11.6 11.6 小结小结11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库是多媒体技术与数据库技术相结合产生的一种新型的数据库。随着技术的发展，产生了许多可以对多媒体数据进行管理

4、和使用的技术，例如面向对象数据库、基于多媒体内容检索技术、超媒体技术等等。一般认为，多媒体数据库不应该是对现有的数据库系统进行界面上的包装，使之看起来像一个多媒体数据库，而应该是从多媒体数据与信息的本身特征出发，才能找到相应的解决方法。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库概述多媒体数据库概述 多媒体数据库（MMDB,Multimedia Database）是指数据库中的信息不仅涉及各种数字、字符等格式化的表达形式，而且还包括多媒体的非格

5、式化的表达形式，数据管理要涉及各种复杂对象的处理。多媒体数据库系统的层次结构与传统的关系数据库（RDBMS）基本一致，同样具有物理层、概念层和表现层。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库的层次结构多媒体数据库的层次结构11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 物理层物理层是多媒体数据库的物理存储描

6、述，即形式描述多媒体数据在计算机的物理存储设备上是如何存放的。对多媒体数据库而言，实际的数据允许分散在不同的数据库中。概念层概念层表示的是现实世界的抽象结构，是对现实世界事物对象的描述。多媒体应用开发人员通过该层提供的数据库语言可以对存储在多媒体数据库中的各种多媒体数据进行统一的管理。概念层由一组概念对象构成。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 表现层表现层可以分为视图层和用户层。视图层是多媒体数据库的外部表现形式，即用户可见到的表格、图形、画面和

7、播放的声音等。用户层可由专门的多媒体布局规格说明语言来描述，并向用户提供使用接口。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库与传统的数据库的区别多媒体数据库与传统的数据库的区别 （1）处理的数据对象、数据类型、数据结构、数据模型和应用对象都不同，处理的方式也不同；（2）多媒体数据库存储和处理复杂对象，其存储技术需要增加新的处理功能，如数据压缩和解压；（3）多媒体数据库面向应用，没有单一的数据模型适应所有情况，随应用领域和对象而建立相应的数据模

8、型；11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase（4）多媒体数据库强调媒体独立性，用户应最大限度地忽略各媒体间的差别而实现对多种媒体数据的管理和操作；（5）多媒体数据库强调对象的物理表现和交互方式，强调终端用户界面的灵活性和多样性；（6）多媒体数据库具有更强的对象访问手段，比如特征访问、浏览访问、近似性查询等。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Applica

9、tion of DataBase 多媒体数据库的特点多媒体数据库的特点 从数据管理的角度来看，多媒体数据库主要有下列四个特点：（1）数据量大 多媒体数据量一般都很庞大。虽然采取了数据压缩措施，但压缩后的数据量还是很大的。（2）等时性（Isochronism）和同步（Synchronization）多媒体数据中的连续数据在演播时须按一定的稳定速率传输数据，这叫等时性。在演播电视时，每帧必须按时、按序到达，不得前后抖动。此外，影视数据和配音数据、字幕数据必须同步，发音与口型在时间上必须对准。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用

10、Principle and Application of DataBase （3）非结构化数据 声音、图像、影视等数据基本上都是二进制串。这些数据从其本身看不出任何结构，因此称为非结构化数据。各种媒体的数字化存储形式称为媒体数据（Media Data）。由于这些数据往往通过传感器输入计算机，又称传感器数据（Sensory Data）。媒体数据如果不另加一些描述和解释很难利用，对数据的描述、解释不是数据本身，而是关于数据的数据，即元数据。（4）特殊的用户接口及操作 对于声音、影视数据，除了需提供一般数据都有的增加、删除、修改和查询等操作外，还须提供与媒体有关的接口和操作。特点特点11/10/20

11、22兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库的实现多媒体数据库的实现 u 在关系数据库的基础上构造多媒体数据库 多媒体数据库系统中使用关系模型，使它不但能支持格式化数据，也能处理非格式化数据，就必须对现有的关系模型进行扩充。u 在面向对象数据库的基础上构造多媒体数据库 由于面向对象数据模型具有很强的抽象能力，可以很好地满足复杂的多媒体对象的各种表示需求，能够为多媒体数据库的构造提供理想的基础，因此面向对象技术在多媒体数据存储及管理中的应用也成为重要研究课题。1

12、1/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 多媒体数据库系统关键技术多媒体数据库系统关键技术 1、多媒体数据模型、多媒体数据模型 多媒体数据模型主要采用文件系统管理方式文件系统管理方式、扩充关系数扩充关系数据库的方式据库的方式和面向对象数据库的方式面向对象数据库的方式。文件系统管理方式文件系统管理方式：多媒体资料是以文件的形式在计算机上存储的，所以用各种操作系统的文件管理功能就可以实现存储管理。Windows的文件管理器或资源管理器不仅能实现文件的存储管理，

13、而且还能实现有些图文资料的修改，演播一些影像资料。为了方便用户浏览多媒体资料，出现了很多的图形、图象浏览工具软件，有些浏览软件还和Windows资源管理器结合起来。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 扩充关系数据库的方式扩充关系数据库的方式 出于保护原有投资和市场的考虑，全球几家大的数据库公司都已将原有的关系数据库产品加以扩充，使之在一定程度上能支持多媒体的应用，用关系数据库存储多媒体资料的方法一般有：用专用字段存放全部多媒体文件 多媒体资料分段存

14、放在不同字段中，播放时再重新构建 文件系统与数据库相结合，多媒体资料以文件系统存放，用关系数据库存放媒体类型、应用程序名、媒体属性、关键词等。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 面向对象数据库的方式面向对象数据库的方式 面向对象的概念是新一代数据库应用所需的强有力的数据模型的良好基础。面向对象的方法最适合于描述复杂对象，通过引入封装、继承、对象、类等概念可以有效地描述各种对象及其内部结构和联系，多媒体资料可以自然地用面向对象方法所描述，面向对象数据

15、库的复杂对象管理能力正好对处理非格式多媒体数据有益。根据对象的标识符的导航存取能力有利于对相关信息的快速存取，封装和面向对象编程概念又为高效软件的开发提供了支持。面向对象数据库方法是将面向对象程序设计语言与数据库技术有机地结合起来，是开发多媒体数据库系统的主要方向。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 2、数据的压缩和解压缩、数据的压缩和解压缩 多媒体信息，如声音、图像目前在国际上的压缩标准有：（1）JPEG（Joint Photographic E

16、xperts Group）是由国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合制定的，适合于连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像的国际标准。（2）MPEG（Moving Picture Experts Group）是 ISO/IEC委员会的第11172号标准草案，包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统三部分。MPEG要考虑到音频和视频的同步，联合压缩后产生一个电视质量的视频和音频，压缩形式的位速为1.5Mbps的单一流。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Applica

17、tion of DataBase（3）PX64是CCITT的H261号建议，P为可变参数，取值范围是130。该标准的目标是可视电话和电视会议，它可以覆盖整个ISDN（综合业务数字网）信道。当P=1或2时,只支持每秒帧数较少的视频电话，P6时可支持电视会议。PX64标准和MPEG标准的数据压缩技术有许多共同之处，但PX64标准适应各种通道容量的传输，而MPEG标准是用狭窄的频带来实现高质量的图像画面和高保真的声音传送。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBas

18、e 如何有效地按照多媒体数据的特性去存取多媒体数据呢？利用常规关系数据库管理系统来管理多媒体数据已经不能适应了，基于内容的多媒体信息检索的研究应运而生，它支持其他多媒体信息技术，如超媒体技术、虚拟现实技术、多媒体通信网络技术等。多媒体内容的处理分为三大部分：内容获取、内容描述和内容操纵，也可将其看成是内容处理的三个步骤，即先对原始媒体进行处理，提取内容，然后用标准形式对它们进行描述以支持各种内容的操纵。3、多媒体数据的存取方法、多媒体数据的存取方法11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Applic

19、ation of DataBase 多媒体数据库的发展多媒体数据库的发展 当前的很多多媒体数据库系统都是专用的，并且功能也不是很完善。因此，要想开发出一个通用的多媒体数据库，还应该重点研究以下问题：（1）加强合理语义模型技术，特别是视频和图像的语义模型。（2）设计有效的多媒体数据的索引和组织方法。（3）加大多媒体查询语言的研究。（4）对于物理存储管理要设计出有效的数据存放模式，以满足多媒体数据实时性的要求。（5）分布式多媒体数据库的管理。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application

20、 of DataBase 目前，多媒体数据库的研究主要有以下三条途径途径：（1）在现有商用数据库管理系统的基础上增加接口，以满足多媒体应用的需要；（2）建立基于一种或几种应用的专用多媒体信息管理系统；（3）从数据模型入手，研究全新的通用多媒体数据库管理系统。第一种途径实用，但是效率很低；第二种途径易于实现，但缺乏通用性，而且可扩展性差；第三种途径是研究和发展的主流，但是具有相当的难度。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 第第11章章 数据库新技术简

21、介数据库新技术简介u 11.1 11.1 多媒体数据库多媒体数据库 u 11.2 11.2 主动数据库主动数据库 u 11.3 11.3 实时数据库实时数据库 u 11.4 11.4 移动数据库移动数据库 u 11.5 11.5 空间数据库空间数据库u 11.6 11.6 小结小结11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 传统的关系数据库系统是“被动的”，数据的创建、检索、修改以及删除操作只有在用户或应用程序显式地提交命令后才被执行。但是现实应用中存在着

22、各种各样的主动性需求,一些现代应用，如计算机集成制造（CIM）、过程控制、合作处理、网络管理、办公工作流控制、空中交通管理等，它们要求数据库不仅存储数据，还要存储控制知识或者规则以及过程；系统要能自动地监视数据库的状态及其变迁，当相关事件发生且条件满足时自动而实时地执行相应的动作。因此，在20世纪80年代初，出现了主动数据库系统这样的名词，到20世纪80年代中后期，主动数据库系统成为公认的数据库研究方向之一。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 主动

23、数据库系统概述主动数据库系统概述 我们把能够主动监视数据库状态，并能在满足特定条件时执行预先定义的动作的数据库系统称为主动数据库（Active Database System）。1、主动数据库的系统模型、主动数据库的系统模型 一个主动数据库系统（ADBS）功能由一个传统数据库系统DBS和一个事件驱动的知识库（EB）以及相应的事件探测器（EM）组成，用公式表示是：ADBS=DBS+EB+EM，其中：DBS是一个传统的数据库系统，用来存储数据和对数据进行维护和运用。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and

24、 Application of DataBase EB事件库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，如何来主动的执行其中包含的由用户预先设定的动作。EM是一个探测随时监控中的事件是否已经发生的模块，一旦探测到某事件已经发生时就主动触发系统，按EB中指明的相应知识执行其中预先设定的动作。主动数据库的主动性主要是通过规则机制实现的，常采用事件驱动的规则模型，即事件条件动作（EventConditionAction，简称ECA）规则，ECA规则由事件、条件、动作三部分组成。系统模型系统模型11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与

25、应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 2、主动数据库管理系统的特征、主动数据库管理系统的特征 一个对主动数据库的定义是，数据库系统能对数据库的情形自动地进行反应，并能指定系统的反应行为。而主动数据库管理系统（ADBMS）就是将“被动的”数据库管理系统扩展了反应行为（Reactive Behavior）的功能。以下我们将讨论主动数据库管理系统应具备的一些基本特征，这些基本特征与主动数据库的具体应用领域有关。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and

26、 Application of DataBase 特征特征1 DBMS所有被动系统需要的概念，ADBMS也需要。即如果用户忽略所有主动功能，ADBMS可以如同被动DBMS一样。特征特征2 ADBMS支持ECA规则定义和管理。特征特征2(a)ADBMS必须提供事件、条件和行动的方法，用(事件/条件)对来描述状态。特特 征征11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 特征特征2(b)ADBMS必须支持规则管理和规则库变化。规则集是原始信息和数据库的一部分，应存

27、储当前哪些规则存在及其如何定义的信息。这些信息对用户和应用都是可见的。另外，规则库必须是动态的。即必须允许定义新的规则，删除过时的规则，可以修改现存规则的事件、条件或是行动定义。规则可设为“无效”和“有效”。特征特征3 ADBMS具有执行模块。特征特征3(a)ADBMS自动监视各种事件发生（状态），即不需由用户/应用发出事件已发生的信号。特特 征征11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 特征特征3(b)ADBMS必须能评价条件。ADBMS在事件探测之后

28、必须能评价条件，而且能够把信息从事件传递给条件。特征特征3(c)ADBMS必须能执行行动。探测到事件发生并评价条件后，必须能执行行动，必须可以把信息从条件传递给行动。特征特征3(d)ADBMS必须有定义明确的执行语句。即必须定义何时如何及在什么数据库状态下评价条件，执行行动。特征特征3(e)冲突解决必须是预定义的或用户可以定义的。在ADBMS中，很有可能参加多条规则在同一时刻触发。必须能够解决冲突，即决定规则执行顺序。特特 征征11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of D

29、ataBase 特征特征4 ADBMS用数据库模型术语表示ECA规则信息。如果ADBMS用数据模型结构表示规则信息，则用检索功能检验规则库就比较容易了。用户可以像其它数据库一样查询规则库，而不必学习新的表示方法。特征特征5 ADBMS应支持设计环境。必须有良好的可用性，一般需提供工具，如：规则浏览器、规则设计器、规则库分析器、调试器、维护工具、跟踪功能、调试工具等。特特 征征11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 3、主动数据库系统体系结构主动数据库系

30、统体系结构 11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 事件监测器事件监测器：确定规则所关心的事件是否发生。原始事件由数据库或外部源通报，复合通报是指原始事件加上从历史记录中获得的已发生事件的信息。条件评估器条件评估器：评估与被监测事件相关联的规则的条件部分。在只支持条件动作规则的系统中，虽然没有监测事件的明确语句，但是，在实现上也必须监测原始事件。调度器调度器：比较当前被触发规则与先前被触发规则，修改冲突集，触发调度为立即处理的规则。查询执行器查询执行器

31、：执行数据库查询。为了支持监视数据库的演化，要求不但能够访问数据库当前状态，而且也要能够访问数据库历史状态。体系结构体系结构11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 主动数据库系统可有几种实现途径：（1）改造的途径）改造的途径 最简单的实现方案就是在原有数据库管理系统的基础上进行改造。为此只需在原有数据库管理系统之上增建一个经常有机会运行的事件监测器即可。此时，事件规则库是统一的一个库，由用户预先设置好，在应用程序运行的同时，由事件监视器来监视事件的发生

32、，并根据库所示自动触发相应的动作。4、主动数据库系统实现的途径、主动数据库系统实现的途径11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase （2）嵌入主动程序设计语言的途径）嵌入主动程序设计语言的途径 一般的方法是把程序设计语言改造成一种主动的程序设计语言，然后按传统方法把数据库操作嵌入在其中执行。这种途径已由主动程序设计语言将事件规则库分成块，分布在各个过程或对象（当采用面向对象范式时）中，运行效率可望大大提高。如Starburst就是IBM公司在关系型DBMS

33、的基础上扩充“面向集合的产生式”后形成的系统。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase （3）重新设计主动数据库程序设计语言的途径）重新设计主动数据库程序设计语言的途径 重新设计主动数据库程序设计语言将数据管理和操作与应用程序彻底融合在一起，自然也是一条可取的途径，这就彻底地解决了所谓“阻抗不匹配”问题。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Applicat

34、ion of DataBase 主动数据库的关键技术主动数据库的关键技术 主动数据库的基本实现方式是ECA，当某个事件到达时触发事务，判断条件是否被满足，若满足则触发主动事务，这同传统数据库中触发器的实现方式一样，它们的差别主要体现在时间约束（Time Constraint：Deadline），也就是说对于主动数据库首先要考虑的问题是时间约束在期限到达之前尽可能地完成更多的任务（Triggered Transaction）。该要求的确定是主动数据库的所有研究方向的出发点和归宿点。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Prin

35、ciple and Application of DataBase 1、事务的调度策略、事务的调度策略 在逻辑上下文中，触发事务和主动事务的关系应该怎样？基于触发事务和主动事务的调度策略一般有3种，分别是立即调度、延迟调度和分发调度。这里考虑两种事务的调度模型：立即调度和延迟调度。立即触发方式11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 延迟触发方式11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用P

36、rinciple and Application of DataBase 2、事务的调度优先权问题、事务的调度优先权问题 触发事务和主动事务之间、主动事务之间、触发和主动事务同其它事务之间谁应该最具有优先权？立即触发和延迟触发都把触发事务和主动事务看作一个整体，它们的实现是同步的，为两个平等的事务，调度的依据，即事务优先权的确立是事务的生存期和重要性的函数，一般而言，触发事务和主动事务的优先权比其他的事务要高。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 事

37、务的优先权事务的优先权11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 3、缓存管理缓存管理 由于一个事务不可能常驻内存（Main Memory Resident），所以交换是必然的，而与交换关系紧密的缓存和预取就成了主动数据库一个重要的研究方向。缓存管理指的是规定在内存中应该放置什么数据和放置多久的策略集。缓存模型对于每个事务（Active TRAC,AT）设置一个局部缓存（Private Buffer，即PB），所有的这些事务共享一个全局缓存（Global

38、Buffer，即GB）来访问数据库数据。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 4、主动事务的发现、主动事务的发现 前面提到触发事务在条件满足时要触发主动事务，主动事务通常并不是一个简单的事务，可能是若干个事务的混合事务，而他们的组合形成和发现成了主动数据库的一个重要的问题（Heart of Matter）。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Appli

39、cation of DataBase 主动数据库规则主动数据库规则 主动数据库系统对DBMS的基本要求是能处理如下的规则：When IF Then 即当发生某一事件（Event）时，如果满足给定条件（Condition），则执行相应的动作（Action），这种规则称为ECA规则。主动数据库通过这样一种事件驱动的“事件条件动作”规则来表示数据库中的主动常识。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 1、ECA规则的构成规则的构成 事件驱动的“事件条件动作”

40、规则的语义是：当规则规定的事件发生时，计算机就主动触发执行规则，即当条件满足时执行相应的动作，约束项规定执行规则动作的约束条件，并且接着逐个检查下一个规则，直到执行完为止。规则组成的三要素是：事件、条件和动作。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 事件事件（Event）是引发规则执行的原因。事件有“简单事件”和“复合事件”，简单事件对应于原子发生，数据库系统或数据库环境中事件发生点即可决定。复合事件是一种表达复杂事件的手段，使用户可以根据实际需要定义

41、复杂事件，便于规则的设计、维护与传诵。复合事件通常由简单事件或复合事件通过析取、合取等定义而成。ECA规则构成规则构成11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 条件条件（Condition）是规则被执行后要检查的内容。条件一般用逻辑公式表示，规定执行行动时数据库相关部分或外部环境处于何种状态，即它报告必须评价什么，规则触发后必须继续进行评价的条件。条件包括简单条件、统计条件、时限条件、复杂条件等。动作动作（Action）是规则被触发且条件为“真”时要执行

42、的操作序列。动作可以是触发事务本身的一部分，也可以是其子事务或独立事务。动作主要包括数据修改、数据检索、类似于提交或终止的事务操作、调用的任意过程、方法等。ECA规则构成规则构成11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 2、ECA规则的描述规则的描述 主动数据库（ADBS=DBS+EB+EM）是在数据库的基础上增加了事件库和事件监测器。在主动数据库的运行中，事件监测器根据事件库对数据库进行监控，根据监测到的信息触发数据库系统的主动服务。数据库的主动功能主

43、要是通过在主动数据库中预先设置一些处理规则来实现的。这些规则规定了事件发生的条件、相应的动作等内容。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase ECA规则的基本描述为：Rule ON IF ThenWhere Exception IF ThenWhere Exception End RuleECA规则描述规则描述11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Appli

44、cation of DataBase 3、ECA规则的实现规则的实现 主动数据库系统是传统被动数据库系统的发展，目前，一些主要的RDBMS产品都程度不等地增加了主动数据库功能，其方法大致可分为下面三种。（1）松耦合法 （2）紧耦合法 （3）嵌入法11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 4、ECA规则的应用规则的应用 主动数据库规则的应用可以粗分为如下两类。（1）内部应用 这类应用是为DBMS本身服务的，例如完整性约束的检查、导出数据的及时更新、多副本一

45、致性维护、版本自动维护等。这些功能在被动数据库系统中是以系统内部控制逻辑的形式实现的，而在主动数据库系统中，可以用对用户透明的规则实现。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase （2）外部应用 这类应用是为应用程序服务的，例如库存量的控制，对证券市场波动的反应等。这些功能本来是应用程序的一部分，在主动数据库系统中，实际上是把一个单位的共同政策或策略以规则的形式从应用程序中独立出来。这既可以减轻研制和维护应用程序的负担，又增加了修改、扩充政策和策略的灵活性

46、。ECA规则应用规则应用11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 第第11章章 数据库新技术简介数据库新技术简介u 11.1 11.1 多媒体数据库多媒体数据库 u 11.2 11.2 主动数据库主动数据库 u 11.3 11.3 实时数据库实时数据库 u 11.4 11.4 移动数据库移动数据库 u 11.5 11.5 空间数据库空间数据库u 11.6 11.6 小结小结11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库

47、原理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 近年来，随着计算机的发展，实时操作系统和实时数据库管理系统在我国的一些专业领域也得到了一定的发展，因此，如何高效利用实时操作系统的特性来实现数据的存储和检索在我国有着广泛的应用前景。实时数据库管理系统正是在传统数据库管理系统的基础上加人了实时数据处理功能的新型数据库管理系统。实时数据库管理系统同传统的数据库管理系统在概念、原理、结构、算法等方面都存在着很大的差别，其中最根本的区别就在于数据与事务的定时限制。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与

48、应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 实时数据库概述实时数据库概述 实时数据库管理系统应该是这样一个系统，其事务应具有严格的时间响应限制。换言之，实时性的基本指标是响应时间，即系统从发出处理要求起到给出某些应答信号为止所经历的时间。实时数据库管理系统（RTDBMS）是事务和数据都有显式定时限制的数据库系统。RTDBMS中数据的时间限制是通过事务对数据的处理时间来实现的，因此，RTDBMS的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果，还同时依赖于逻辑结果的产生时间。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原

49、理与应用数据库原理与应用Principle and Application of DataBase 实时数据库在设计和实现时需要注重以下几个特点特点：实时性实时性。RTDBS作为外部系统的一个客观反映，它表示了外部系统的当前状态，只有数据与外部系统的实际情况吻合时，数据才有意义。所以要求必须高效，能够实时反应。容错性容错性。由于工业控制现场的情况复杂，各种干扰较为常见，可能导致采集的数据被污染，这就要求TRDBS具备一定的容错性，防止出现数据败坏（Data Corrupt）。11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Princi

50、ple and Application of DataBase 稳定性稳定性。任何数据库系统都要求稳定性，但由于现实中直接基于RTDBS的应用往往一样强调实时性(基于的典型应用如先进控制软件和在线实时数据优化等)，所以系统的稳定性被提到了更高的高度，是绝对不能轻易重启动的。鲁棒性鲁棒性。过程控制应用中，RTDBS多应用于分布式环境与多个数据源连接，工业现场的环境容易导致个别数据出现数据流波峰或者通信受阻。因此必须能承受数量冲击保证系统的实时性和稳定性。特特 点点11/10/2022兰州理工大学计算机与通信学院兰州理工大学计算机与通信学院数据库原理与应用数据库原理与应用Principle and