Cơ sở dữ liệu trạng thái

1.1. Cơ sở dữ liệu thời gian [12]

Cơ sở dữ liệu là hệ thống tích hợp các quan hệ dữ liệu được tổ chức và lưu trữ trên máy tính. Thực tế dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu thể hiện trạng thái của cở sở dữ liệu tại một thời gian nhất định. Bởi vì nội dung của cơ sở dữ liệu thay đổi khi thông tin đƣợc cập nhật hoặc bị xóa từ cơ sở dữ liệu, chúng ta có thể định nghĩa một cơ sở dữ liệu với một tập các đối tƣợng dữ liệu, mỗi tập dữ liệu là một biến thay đổi theo thời gian và một trạng thái của cơ sở dữ liệu tại một thời điểm t là một giá trị của các biến cho các đối tƣợng dữ liệu tại thời điểm t. Mỗi cơ sở dữ liệu thường kết hợp với một tập các ràng buộc toàn vẹn mà dữ liệu trong cơ sở dữ liệu phải thỏa mãn. Các giá trị của dữ liệu được phép lưu trữ trong cơ sở dữ liệu chỉ khi chúng không vi phạm các ràng buộc toàn vẹn tương ứng. Các ràng buộc dữ liệu đó thường được thể hiện như các công thức logic trên các đối tượng dữ liệu.

Hình 3.1: Mô hình cơ sở dữ liệu thời gian thực Thiết

bị vật lý

Giao tác suy diễn

CƠ SỞ DỮ LIỆU

Sensor

Sensor

Giao tác USER TM

DOS DM

Đối tƣợng dữ

liệu liên tục Đối tƣợng dữ liệu rời rạc

Bộ điều khiển

TM- Tran saction Manager DOS- Data Operator System DM- Data manager

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10

Một cơ sở dữ liệu thời gian thực bao gồm hệ quản trị cơ sở dữ liệu truyền thống và hệ thống thời gian thực. Trong cơ sở dữ liệu thời gian thực, các giao tác không chỉ thỏa mãn điểm tới hạn mà chúng còn phải sử dụng dữ liệu hợp lệ trong khi thực hiện. Trong hệ thống cơ sở dữ liệu thời gian thực các đối tƣợng dữ liệu đƣợc chia thành các đối tƣợng dữ liệu liên tục và các đối tƣợng dữ liệu rời rạc. Mô hình hệ thống cơ sở dữ liệu đƣợc mô tả trong hình 3.1.

Một giá trị của đối tƣợng dữ liệu liên tục phản ánh trạng thái của đối tƣợng này trong cơ sở dữ liệu thời gian thực. Một giá trị của đối tƣợng liên tục có thể không hợp lệ trong khoảng thời gian đã trôi qua. Các đối tƣợng dữ liệu rời rạc là tĩnh và giá trị của nó không phụ thuộc vào thời gian. Các đối tƣợng dữ liệu liên tục có thể chia thành các đối tƣợng dữ liệu cơ sở và các đối tƣợng dữ liệu suy diễn. Giá trị của một đối tƣợng dữ liệu cơ sở có thể đƣợc nhận trực tiếp từ các sensor, trong khi giá trị của đối tƣợng suy diễn đƣợc tính toán từ tập giá trị của đối tƣợng cơ sở.

Trong cơ sở dữ liệu thời gian thực các giao tác phải thực hiện trước điểm tới hạn của chúng. Điểm hạn của một giao tác có thể là điểm hạn cứng, điểm hạn vững chắc hay điểm hạn mềm, độc lập yêu cầu chức năng của nó. Việc hoàn thành thực hiện của một giao tác thời gian thực có thể tạo ra một giá trị cho hệ thống. Quan hệ giữa các giá trị của một giao tác thời gian thực với thời gian hoàn thành thực hiện của chúng có thể xem nhƣ là một hàm giá trị thời gian

Hình 3.2: Quan hệ giữa các giá trị của một giao tác thời gian thực với thời gian

 Một giao tác có điểm tới hạn cứng bị vi phạm dẫn đến sự cố xảy ra nghĩa là sẽ có giá trị âm khi điểm hạn cứng bị vi phạm.

 Một giao tác có điểm tới hạn mềm thì giá trị của nó giảm với thời gian và bằng 0 tại thời điểm sau điểm tới hạn.

 Một giao tác có điểm tới hạn vững chắc sẽ không còn giá trị khi kết thúc điểm hạn. Điểm hạn mềm và điểm hạn vững chắc thường xuất hiện trong các

Hàm

giá trị

Thời gian Điểm

hạn

Điểm hạn cứng

Hàm

giá trị

Thời gian Điểm

hạn

Điểm hạn mềm

Hàm

giá trị

Thời gian Điểm

hạn

Điểm hạn vững chắc

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10

ứng dụng thời gian thực có yêu cầu về mức độ an toàn thấp. Ví dụ nhƣ hệ thống chuyển mạch điện thoại hay chương trình chứng khoán v.v…

Trong hệ thống cơ sở dữ liệu thời gian thực ngoài tính logic nhƣ trong cơ sở dữ liệu truyền thống, dữ liệu phải thỏa mãn tính nhất quán thời gian. Có hai thể hiện khác nhau của các đối tƣợng dữ liệu là thể hiện bên ngoài (trong thế giới thực) và thể hiện bên trong (trong cơ sở dữ liệu). Hai thể hiện này có quan hệ với nhau và quan hệ này gọi là quan hệ nhất quán thời gian. Có hai kiểu nhất quán thời gian của dữ liệu là: nhất quán tuyệt đối và nhất quán tương đối. Mối quan hệ giữa các kiểu nhất quán tuyệt đối và tương đối của dữ liệu được mô tả như hình 3.3

Hình 3.3: Mối quan hệ giữa các kiểu nhất quán tuyệt đối và tương đối của dữ liệu Nhất quán tuyệt đối: thể hiện bên trong của dữ liệu gần nhau hơn so với thể hiện bên ngoài của dữ liệu tại mọi thời điểm thời gian.

Nhất quán tương đối: Tồn tại giá trị của tập các đối tƣợng dữ liệu có thể đƣợc sử dụng dù khi chúng đƣợc sinh ra đủ gần nhau.

Định nghĩa 3.1: Một dơn vị dữ liệu trong cơ sở dữ liệu thời gian thực được ký hiệu là d(value,avi,timestamp). Trong đó dvalue là giá trị hiện tại của d, dtimestamp là thời điểm quan sát khi tạo ra d, davi là khoảng hợp lệ tuyệt đối của d. Ký hiệu R là một tập nhất quán tương đối nghĩa là một tập các đối tượng dữ liệu nhận được từ một đơn vị dữ liệu mới. Mỗi tập R kết hợp với một khoảng hợp lệ tương đối ký hiệu là

Rrvi, Giả thiết dR, d có trạng thái đúng khi và chỉ khi:

1) dvalue là nhất quán logic và thỏa mãn tất cả các ràng buộc toàn vẹn

Thể hiện ngoài (x) Thể hiện ngoài (y)

Cơ sở dữ liệu

Nhất quán tương đối

Thể hiện trong (x) Thể hiện trong (y)

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10(LUAN.van.THAC.si).co.so.du.lieu.ngoai.suy.va.ung.dung.luan.van.ths.cong.nghe.thong.tin.1.01.10

2) d là nhất quán thời gian

 Tuyệt đối: (dcurrenttime dtimestamp)davi

 Tương đối d'R |dtimestampd'timestamp)Rrvi Trong đó dcurrenttime là thời điểm quan sát hiện tại.

1.2. Cơ sở dữ liệu trạng thái

Trong này chúng tôi đề cập đến một dạng sơ khai của cơ sở dữ liệu thời gian thực thông qua 3 trạng thái của dữ liệu, đó là: Dạng tương lai (số liệu dự báo), dạng hiện tại (số liệu thực) và dạng quá khứ (số liệu đã quyết toán).

Để biểu diễn trạng thái của dữ liệu, trong cơ sở dữ liệu chúng tôi sử dụng thêm trường trạng thái, mỗi bản ghi sẽ có trạng thái tương ứng. Dữ liệu tương lai trường trạng thái sẽ có giá trị là dự báo (C), dạng hiện tại với số liệu thực được cập nhật, trường trạng thái có giá trị thực (A), ứng với dữ liệu đã được quyết toán thì trường trạng thái sẽ có giá trị quá khứ (S).

Dữ liệu dự báo sẽ đƣợc sinh ra khi ta chủ động thực hiện lệnh tạo ra hoặc khi thực hiện việc truy xuất dữ liệu cho các báo cáo tại thời điểm dự báo trong tương lai. Các dữ liệu sẽ đƣợc tự động sinh ra nhờ các thuật toán ngoại suy dữ liệu. Do đó, dữ liệu tại thời điểm tương lai chỉ có một giá trị dự báo và ứng với nó là trường trạng thái có giá trị là C. Với thời điểm hiện tại, dữ liệu sẽ có 2 giá trị là giá trị dự báo và giá trị thực tế và trường trạng thái ứng với nó sẽ có giá trị A. Đối với thời điểm quá khứ, dữ liệu đã đƣợc quyết toán có 3 giá trị là giá trị dự báo, giá trị thực tế và giá trị quyết toán và trường trạng thái ứng với nó là S.

Một cách mặc định khi thao tác với cơ sở dữ liệu trạng thái tại thời điểm tương lai dữ liệu sẽ có giá trị tương ứng với trạng thái C, thời điểm hiện tại là giá trị tương ứng với trạng thái A và thời điểm quá khứ sẽ có giá trị S. Tuy nhiên, ta cũng có thể chủ động lựa chọn giá trị của dữ liệu cho các thời điểm ứng với các trạng thái.