基于Petri网的主动数据库规则的建模与分析

摘 要
主动数据库系统一般可认为是由数据库和建立在数据库上的主动规则集构成。主动数据库规则的形式一般为ECA规则。但是，由于规则集中的规则可能相互作用、相互影响，从而使规则的行为十分复杂，规则设计人员必须预计他们设计的规则会给数据库状态带来什么样的不良影响。对设计出来的规则分析它们的行为特征对主动数据库系统来说是十分必要的。
规则行为的复杂性主要体现在终止性和行为一致两个方面。对于一个规则集R，如果可以找到一种正确的方法来判定在什么情况下对规则集R的处理能保证终止或行为一致，就可以为ECA规则系统构造关于规则行为的分析工具，帮助设计人员改善他们所设计的规则，这正是本研究的意义所在。
在此领域的研究已广泛开展，现有的算法各有不足之处，因为它们有的利用底层数据库的特定语义，或者很大程度上依赖于底层数据模型（关系型或面向对象性）等。其中，关联图分析法是一种比较通用的方法，它是基于两个关联图：触发图（TG）和激活图（AG）。这是目前应用得最多的规则分析方法，但它也有难以灵活地扩展以适应不同的规则语义的缺点，并且其分析结果也不够精细。
因为Petri网特别适合于描述规则的异步并发行为，能恰当的表达不同的规则语义，所以本文采用Petri网模型对主动数据库规则系统及其处理过程进行建模，并以此来分析规则的行为特征是可行的。
研究用Petri网作为主动数据库建模与分析的工具，根据主动数据库规则集建模的特殊性，研究了用适当的Petri网结构建立主动规则集的Petri网模型，并以此Petri网模型为基础来研究分析规则行为的终止性和一致性。

关键词：Petri网 主动规则 主动数据库 行为特征分析
目 录

1 绪论………………………………………………………………………………1
1.1 研究背景及目的 ……………………………………………………………1
1.2 主动数据库及其研究基础 …………………………………………………3
1.2.1 主动数据库产生背景…………………………………………………3
1.2.2 主动数据库的一般模型………………………………………………4
1.2.3 主动数据库管理系统(ADBMS)的结构………………………………5
1.2.4 ECA规则系统…………………………………………………………6
1.3 Petri网的国内外研究现状…………………………………………………8
1.3.1 Petri网在知识验证（知识库一致性检验）中的应用………………8
1.3.2 Petri网在规则表示和推理中的应用…………………………………9
1.3.3 Petri网的分析技术……………………………………………………10
2 Petri网的基本理论………………………………………………………………12
2.1 Petri网定义 ………………………………………………………………12
2.2 变迁的点火规则 …………………………………………………………13
2.3 Petri网的图形表示 ………………………………………………………13
2.4 Petri网分析技术 …………………………………………………………14
2.4.1 可达树的构造方法 ……………………………………………………15
2.4.2 可达图的构造方法 ……………………………………………………16
2.5 本章小结……………………………………………………………………18
3 基于Petri网的主动数据库规则模型的建立 …………………………………19
3.1 主动数据库有关概念………………………………………………………19
3.2 主动数据库规则集示例……………………………………………………22
3.3 建立主动数据库的有关Petri网模型………………………………………22
3.3.1 主动规则的Petri网建模………………………………………………23
3.3.2 规则集到Petri网模型的转换…………………………………………27
3.3.3 基于Petri网的规则处理过程…………………………………………28
3.3.4 主动规则Petri网建模示例……………………………………………29
3.4 本章小结……………………………………………………………………30
4 基于Petri网的主动数据库规则行为分析 ……………………………………32
4.1 主动数据库规则集终止性分析……………………………………………32
4.1.1可达图分析方法 ………………………………………………………32
4.1.2执行图分析方法 ………………………………………………………33
4.2 基于Petri网的主动规则一致性分析………………………………………35
4.2.1 带优先级的规则集的Petri网模型……………………………………36
4.2.2 主动规则一致性分析示例 ……………………………………………37
4.3本章小结 ……………………………………………………………………38
5 Petri模型的进一步扩展…………………………………………………………40
5.1 延迟型执行模式的情形……………………………………………………40
5.2 非自惰化与读触发的情形…………………………………………………41
5.2.1 扩展后Petri网模型的构造算法………………………………………43
5.2.2 Petri网模型扩展举例 …………………………………………………45
5.3 本章小结……………………………………………………………………46
6 结束语……………………………………………………………………………48
6.1 总 结………………………………………………………………………48
6.2 进一步的工作 ……………………………………………………………49
参考文献 ……………………………………………………………………………50
致谢 …………………………………………………………………………………55