有狀態(tài)發(fā)布-訂閱系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型和匹配算法研究.pdf

1、普適計算、移動計算等新一代網(wǎng)絡(luò)計算是以大規(guī)模、分散控制、動態(tài)性、自治性和松耦合為主要特征的大型分布式計算，發(fā)布/訂閱系統(tǒng)具有松耦合、匿名、多對多通信和可擴展的特點，已成為支持新一代網(wǎng)絡(luò)計算的重要基礎(chǔ)中間件平臺。
　　 有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)是在普通發(fā)布/訂閱系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了復(fù)合事件檢測的發(fā)布/訂閱系統(tǒng)。它不僅支持對單個事件的訂閱，也支持對復(fù)合事件的訂閱，使得各發(fā)布者所發(fā)布的一系列事件所組成的事件序列滿足某一種條件時通知客戶，這樣

2、可以高效的處理復(fù)雜的事件，從而改善系統(tǒng)的性能，具有重要的應(yīng)用價值與研究意義。
　　 論文針對現(xiàn)有有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的表達能力、匹配算法性能等方面存在的問題，結(jié)合國家863課題、國家自然科學基金課題，研究有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型與匹配算法。
　　 論文第一部分論述了發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的研究背景和研究意義。在闡述發(fā)布/訂閱系統(tǒng)概念模型的基礎(chǔ)上，介紹數(shù)據(jù)模型、匹配算法、系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)和路由算法等關(guān)鍵技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)

3、狀，分析有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的挑戰(zhàn)與研究熱點。
　　 第二部分提出了一種支持多種復(fù)合事件操作的有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型。在分析傳統(tǒng)的復(fù)合事件模型基礎(chǔ)上，提出支持多種復(fù)合事件操作的數(shù)據(jù)模型，并從復(fù)合事件模型和訂閱模型兩個方面介紹了有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。復(fù)合事件模型包括復(fù)合事件模式和時間模型，復(fù)合事件模式描述多個單一事件或者復(fù)合事件的觸發(fā)關(guān)系，時間模型描述多個事件之間時間序列上的關(guān)系。訂閱模型關(guān)注的是訂閱者想要得到的數(shù)

4、據(jù)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的表達能力。訂閱模型包括訂閱語言和觀察模型。訂閱語言用于描述訂閱者感興趣的復(fù)合事件，本文提出了一種類似SQL的查詢語言，該語言支持多種復(fù)合事件訂閱操作，并用形式化語言對各種訂閱操作進行了描述。觀察模型用于描述感興趣事件的檢測機制，本文提出了一種基于擴展的非確定型有限自動機的復(fù)合事件檢測機制。
　　 第三部分提出了利用謂詞推導(dǎo)關(guān)系的快速匹配算法。高效的匹配算法是調(diào)和系統(tǒng)豐富表達能力和可擴展性矛盾的關(guān)鍵。論文先介紹了整

5、個匹配過程，明晰相關(guān)挑戰(zhàn)和難點。然后，提出一種流水線事件處理過程，以多線程的方式使匹配過程中的事件掃描、過濾操作、事件匹配、重新發(fā)布或者通知訂閱者流水處理，從宏觀上改進了復(fù)合事件檢測算法。接下來，從微觀上充分挖掘謂詞間的推導(dǎo)關(guān)系，提出了關(guān)系謂詞匹配算法。該算法通過把訂閱中的謂詞組織成一種特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為謂詞關(guān)系表，來提高匹配效率。根據(jù)謂詞判斷順序?qū)χ^詞推導(dǎo)作用的影響，提出了有序謂詞匹配算法，可利用歷史數(shù)據(jù)規(guī)律，預(yù)測將來的數(shù)據(jù)，把訂閱

6、中的謂詞組織成有序謂詞關(guān)系表，進一步提高了匹配效率。最后，對關(guān)系謂詞匹配算法和有序謂詞匹配算法進行了實驗測試，并與一種基礎(chǔ)的算法進行比較。結(jié)果表明，有序謂詞匹配算法體現(xiàn)出了很好的事件處理效率，很好的改善了有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)性能。
　　 第四部分提出一種可擴展和可配置的有狀態(tài)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。該原型系統(tǒng)主要包括匹配管理器、訂閱管理器、事件管理器和發(fā)布管理器。通過對各個模塊的擴展支持，以及配置管理和元服務(wù)管理的設(shè)計，使得系統(tǒng)