技术领域
[0001] 本
发明属于复合事件处理(CEP)技术领域，尤其涉及一种满足实时感知环境中复合事件处理系统响应的实时性要求的复合事件模式匹配方法及系统。
背景技术
[0002] 现有的实时系统中，系统不仅要求
数据处理的逻辑正确性，而且要求在限定时间内完成数据处理任务。随着数据的增多，在保证数据查询、处理的准确性下，对处理数据的响应时间的定时约束也变得越来越重要。例如在RFID系统应用环境中，现有的RFID事件检测技术虽可以实现对事件流的及时处理，但对每个事件模式进行匹配的时间还无法得到有效的约束及估计，使得事件检测的响应时间变得无法约束及估计。面向实时感知环境的复合事件处理系统具有十分重要的作用。通常，复合事件处理系统可以帮助我们从大规模的实时事件流中提取出上层应用可理解且我们所感兴趣的事件。实时应用环境中的复合事件模式匹配方法考察的性能指标主要是对响应时间的限制，即针对每个事件模式的响应应该尽可能保证在截止期内完成。
[0003] 复合事件处理系统主要包含
原子事件捕获、事件发现、事件响应三个环节，其中，事件发现作为复合事件处理的重要环节又称为复合事件检测、复合事件观察、复合事件查询及复合事件检测语言/规则的实现等，而事件模式匹配又作为复合事件发现环节的核心技术多采用多种数据结构来实现。现有的用于实现事件模式匹配的数据模型有树，
有向图，有限自动机，Petri网络。
[0004] 目前，关于复合事件处理系统的研究尚未围绕事件检测的响应时间考虑事件检测中事件模式匹配的调度问题，
现有技术中也未考虑事件模式的优先级对实时感知环境中的事件模式匹配模型乃至系统响应的定时约束 (实时性)的影响。而在实时环境下，事件检测的响应时间的要求及事件模式的优先级分配问题将影响到事件模式匹配模型的搭建及系统响应的实时性。考虑事件模式的优先级的分配可以避免推延在给定定时约束内完成匹配的能
力较低的事件模式的匹配的情况，通过根据事件模式的优先级来优化复合事件模式匹配模型的搭建及匹配的策略从而提高复合事件处理系统的实时性的方法并不多。 发明内容
[0005] 考虑到系统响应定时约束及事件模式复杂度对于事件模式的匹配及响应顺序的影响，本发明要解决的技术问题是通过考虑事件模式所在业务规则的响应时间的定时约束及事件模式的复杂度为事件模式分配优先级，使得在复合事件匹配模型中出现单个状态
节点有多个直接子状态节点时，能够根据当前获得的事件模式优先级允许属于高优先级事件模式的直接子状态节点优先执行匹配，从而满足实时感知环境应用系统中对事件模式匹配模型的实时性的要求。
[0006] 为了满足实时感知环境下复合事件处理系统响应的定时性约束的应用需求，根据本发明的一方面，提出一种面向实时感知环境的事件模式匹配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0007] 步骤S1：用户输入包含事件模式的业务规则，同时提供对该业务规则系统响应的定时约束要求；
[0008] 步骤S2：系统响应定时约束获取模
块提取并存储管理用户提供的所述业务规则系统响应的定时约束要求及当前业务规则中的事件模式；
[0009] 步骤S3：事件模式复杂度分析模块根据所述系统响应定时约束获取模块存储管理的业务规则系统响应的定时约束要求及当前业务规则中的事件模式信息，根据当前事件模式的运算符类型、操作数类型及嵌套层数计算得到并存储管理当前事件模式的量化复杂度，然后将当前事件模式信息及其量化复杂度以及定时约束要求信息发送给事件模式优先级分配模块；
[0010] 步骤S4：事件模式优先级分配模块根据所述业务规则系统响应的定时约束要求及当前事件模式的量化复杂度，计算得到当前事件模式的优先级值，存储管理该优先级值并将当前事件模式信息、所述优先级值以及定时 约束要求信息发送给事件模式匹配模型优化及调度模块；
[0011] 步骤S5：事件模式匹配模型优化及调度模块接收所述当前事件模式信息、所述优先级值以及定时约束要求信息并对其进行存储和管理；
[0012] 步骤S6：在构建事件模式匹配模型时，事件模式匹配模型优化及调度模块将当前存储的事件模式及其优先级信息与事件模式匹配模型中的每个状态节点相关联； [0013] 步骤S7：当复合事件匹配模型中存在单个状态节点有多个直接子状态节点的情况时，根据事件模式的优先级分布，事件模式匹配模型优化及调度模块在事件模式匹配执行过程中协助事件模式匹配模型取具有最高优先级的子状态节点作为下一匹配状态进行状态转移。
[0014] 根据本发明的另一方面，提出一种面向实时感知环境的事件模式匹配系统，其特征在于，该系统包括：系统响应定时约束获取模块、事件模式复杂度分析模块、事件模式优先级分配模块以及事件模式匹配模型优化及调度模块，其中，
[0015] 所述系统响应定时约束获取模块，用于提取并存储管理用户提供的业务规则系统响应的定时约束要求及属于当前业务规则的事件模式；
[0016] 所述事件模式复杂度分析模块，根据所述系统响应定时约束获取模块存储管理的业务规则系统响应的定时约束要求及属于当前业务规则的事件模式，通过分析当前事件模式的运算符及嵌套层数计算得到并存储管理当前事件模式的量化复杂度，并将所述业务规则系统响应的定时约束要求和计算得到的当前事件模式的量化复杂度发送给所述事件模式优先级分配模块；
[0017] 所述事件模式优先级分配模块，根据接收到的所述业务规则系统响应的定时约束要求及当前事件模式的量化复杂度，计算得到并存储管理当前事件模式优先级值，并将其发送给所述事件模式匹配模型优化及调度模块；
[0018] 当复合事件匹配模型中出现单个状态节点具有多个直接子状态节点的情况时，所述事件模式匹配模型优化及调度模块根据接收的当前事件模式优先级值允许属于高优先级事件模式的直接子状态节点优先执行匹配。
[0019] 本发明基于事件模式优先级的复合事件模式匹配方法通过利用事件模式所在业务规则的响应时间的定时约束要求及事件模式本身的复杂度 来定性的描述事件模式在给定定时约束内完成匹配的能力，从而提高事件模式匹配模型的匹配满足一定定时约束的能力，进而提高复合事件检测的实时性，满足实时感知环境的复合事件处理系统的应用需求。本发明的利用事件模式优先级优化和调度事件模式匹配模型的方法，在复合事件匹配模型中单个状态节点有多个直接子状态节点时，可以避免推延在给定定时约束内完成匹配的能力较低的事件模式的匹配的情况，实现事件模式匹配基于优先级的调度，从而提高事件模式匹配的实时性。
附图说明
[0020] 图1为根据本发明的面向实时感知环境的事件模式匹配系统的模块组成图。 [0021] 图2为根据本发明的面向实时感知环境的事件模式匹配方法流程示意图。 具体实施方式
[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体
实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0023] 复合事件处理系统的实现主要包含原子事件捕获、事件发现、事件响应三个环节，具体来说，在系统应用现场捕获到的事件流(或数据流)上应用复合事件处理系统进行复合事件处理前，用户首先通过业务规则定制
接口定制所需要的业务规则集合，由复合事件处理系统根据用户输入的业务规则从业务规则中提出可以描述业务规则的事件模式集合、相应的定时约束要求及系统响应集合。然后，在事件发现阶段复合事件处理系统将根据所述事件模式集合及响应的定时约束要求集合，通过构建用于检测事件流中的复合事件的事件模式匹配模型发现当前事件流中的复合事件，最终，系统根据当前复合事件所属的事件模式所对应的响应做出响应。
[0024] 其中，事件模式是指由运算符把操作数(表示原子事件或复合事件)连接起来形成的更为复杂的事件表达式，比如(E1 OP1 E2)OP2 E1，其中，E1、E2表示两个不同的事件；OP1和OP2为两个描述事件间关系的独立运算符，比如与、或、顺序标识等。事件模式中的嵌套层数与数学表 达式中的嵌套层数的计算方法相同，事件模式(E1 OP1 E2)OP2 E1中的嵌套层数为2。
[0025] 其中，用于完成事件模式匹配的事件模式匹配模型作为复合事件发现环节的核心技术多采用多种数据结构来实现。事件模式匹配模型主要用来描述完成事件模式匹配的中间状态转移的过程，中间状态也称为状态节点，为当前输入事件流可能匹配的一
种子事件模式，(E1 OP1 E2)OP2 E1中可能的子事件模式有E1、E2、E1 OP1 E2、(E1 OP1 E2)OP2 E1，因此，也可以说事件模式匹配模型由描述输入事件流可能匹配的一种子事件模式状态节点组成，在当前输入数据流下，符合匹配条件的下一事件(事件对应于事件模式匹配模型中的一个状态节点)将被触发，即发生状态转移。
[0026] 当前构建的事件模式匹配模型可以用来完成多个事件模式的匹配，由于事件模式间可以存在相同的子事件，因此事件模式匹配模型中的一个状态节点可能存在多个后续状态节点，这里称之为子状态节点。
[0027] 为了使复合事件处理系统的响应结果满足实时感知环境的系统响应需求，本发明提出利用系统响应定时约束及事件模式复杂度对事件模式匹配的实时性的影响来为事件模式分配优先级，从而在复合事件匹配模型中出现单个状态节点有多个直接子状态节点时，能够根据事件模式的优先级避免推延在给定定时约束内完成匹配的能力较低的事件模式的匹配的情况，实现事件模式匹配基于优先级的调度，从而提高事件模式匹配的实时性。 [0028] 图1示出根据本发明的面向实时感知环境的事件模式匹配系统的模块组成图。如图1所示，本发明的面向实时感知环境的事件模式匹配系统包括系统响应定时约束获取模块101、事件模式复杂度分析模块102、事件模式优先级分配模块103以及事件模式匹配模型优化及调度模块104。
[0029] 首先，用户在业务规则定制阶段提供包含事件模式的业务规则及业务规则系统响应的定时约束要求，用户提供的业务规则为多个；系统响应定时约束获取模块101提取并存储管理用户提供的业务规则系统响应的定时约束要求及属于当前业务规则的事件模式；事件模式复杂度分析模块102根据系统响应定时约束获取模块101存储管理的业务规则系统响应的定时约束要求及属于当前业务规则的事件模式，通过分析当前事件模式的运算 符类型、操作数类型及嵌套层数计算得到并存储管理当前事件模式的量化复杂度，并将所述业务规则系统响应的定时约束要求和计算得到的当前事件模式的量化复杂度发送给所述事件模式优先级分配模块103；而后，事件模式优先级分配模块103通过计算关于接收到的业务规则系统响应的定时约束要求及当前事件模式的量化复杂度的函数，获得并存储管理当前事件模式优先级值，并将其发送给事件模式匹配模型优化及调度模块104；当复合事件匹配模型中出现单个状态节点具有多个直接子状态节点的情况时，事件模式匹配模型优化及调度模块104根据接收的当前事件模式优先级值允许属于高优先级事件模式的直接子状态节点优先执行匹配，从而提高事件模式匹配的实时性，满足实时感知环境系统响应的定时性要求(图1中，圆点代表原子事件流)。
[0030] 图2示出了根据本发明的面向实时感知环境的事件模式匹配方法流程示意图，所述面向实时感知环境的事件模式匹配方法的一种实施方式具体包括以下步骤： [0031] 步骤S1：定制业务规则，用户输入包含事件模式的业务规则，同时提供对该业务规则系统响应的定时约束要求。
[0032] 步骤S2：系统响应定时约束获取模块101提取并存储管理(提供数据查询、插入、删除、更新、
修改等管理操作)用户提供的业务规则系统响应的定时约束要求及当前业务规则中的事件模式。
[0033] 系统响应定时约束获取模块101存储用户提供的业务规则的系统响应的定时约束要求信息及所述当前业务规则中的事件模式的格式可以是
及，其中，EventPatternID指代当前业务规则中的事件模式的唯一标识，EventPatternPtr指代指向由所述事件模式的唯一标识标识的事件模式的指针，ResponseTimeConstraint指代当前业务规则系统响应时间的定时约束要求。[0034] 事件模式基本信息的保存通过构建包含事件模式属性及操作的面向对象的类来实现，每个具体的事件模式为所述面向对象的类的具体生成对象。事件模式基本信息可以包含当前事件模式字符串，事件模式包含的操作符及操作数及当前事件模式匹配成功后需要执行的响应操作等。多个所述具体生成对象可以通过链表、向量集合、数组等数据结构保存。
[0035] 步骤S3：事件模式复杂度分析模块102根据系统响应定时约束获取模块101存储管理的业务规则系统响应的定时约束要求及当前业务规则中的事件模式信息，根据当前事件模式的运算符类型、操作数类型及嵌套层数计算得到并存储管理当前事件模式的量化复杂度，然后将当前事件模式信息及其量化复杂度以及定时约束要求信息发送给事件模式优先级分配模块103。
[0036] 所述事件模式复杂度分析模块分析事件模式的量化复杂度可以根据用户输入业务规则时所用的复合事件检测语言/规则描述的复合事件模式的运算符及嵌套层数来度量，其中，量化复杂度等于事件模式所含有的操作数的个数的累积，并在事件模式中出现模式嵌套时自增1，例如，对于事件模式(E1 OP1 E2)OP2 E1，若OP1、OP2均为二元运算符“与”或“或”，则其量化复杂度为4。在所述事件模式的量化复杂度的度量方式下，如果某一复合事件模式中操作数的个数及嵌套层数均较多，或是嵌套层数较多，则意味着该复合事件模式的复杂度越大。同时，也可以通过描述进行当前事件模式匹配时所需经历的状态数来估计当前事件模式的量化复杂度，如果进行当前事件模式匹配时所需经历的状态数较多，则意味着该复合事件模式的复杂度越大。
[0037] 步骤S4：事件模式优先级分配模块103根据业务规则系统响应的定时约束要求及当前事件模式的量化复杂度，计算得到当前事件模式的优先级值，存储管理该优先级值并将当前事件模式信息、所述优先级值以及定时约束要求信息发送给事件模式匹配模型优化及调度模块104。
[0038] 其中，根据业务规则的系统响应的定时约束要求及事件模式的量化复杂度计算当前复合事件模式优先级值的计算函数PriorityFun(.)可以是：
[0039] PriorityFun(ResponseTimeConstraint，ComplexLevel)＝1/(ResponseTimeConstraint×ComplexLevel)，
[0040] 其中，ComplexLevel表示当前事件模式的量化复杂度。
[0041] 上述表达式表示当前事件模式的优先级值与所在的业务规则的系统响应的定时约束要求及当前事件模式的量化复杂度的值成反比，PriorityFun(.)的值越大，表示当前事件模式的优先级越大。
[0042] 步骤S5：事件模式匹配模型优化及调度模块104接收所述当前事件模 式、所述优先级值以及定时约束要求信息并对其进行存储和管理。
[0043] 为了方便进行事件模式匹配，事件模式匹配模型优化及调度模块104存储并管理接收到的当前事件模式及当前事件模式的优先级的数据结构采用hash等数据结构，单个事件模式及其优先级信息的记录格式为
，其中，EventPatternID表示为当前事件模式的唯一标识，PriorityLevel为当前事件模式对应的优先级值。可以通过事件模式唯一标识EventPatternID访问获得由当前事件模式唯一标识标识的事件模式。[0044] 步骤S6：在构建事件模式匹配模型时，事件模式匹配模型优化及调度模块104将当前存储的事件模式及其优先级信息与事件模式匹配模型中的每个状态节点相关联。 [0045] 所述关联可以通过在将现有事件模式添加进事件模式匹配模型中时，为每个状态节点保存一个存储当前状态节点所属事件模式的唯一标识的集合而实现。当前状态节点所属事件模式唯一标识的集合中的事件模式唯一标识根据由该事件模式唯一标识标识的事件模式的优先级大小进行排列，当前节点被访问时将被识别为属于当前节点的事件模式唯一标识的集合中优先级最大的事件模式唯一标识所标识的事件模式。为了减少存储空间，所述为每个状态节点所保存的一个存储当前状态节点所属事件模式唯一标识的集合将在所有事件模式都已经被考虑进最终的事件模式匹配模型后，缩减为只包含所述事件模式唯一标识集合中属于优先级最高的事件模式的唯一标识。但是，在考虑存在业务规则的增加和删除的情况下，需要保存所述事件模式唯一标识的完整集合。
[0046] 步骤S7：当复合事件匹配模型中存在单个状态节点有多个直接子状态节点的情况时，根据事件模式的优先级分布，事件模式匹配模型优化及调度模块104在事件模式匹配执行过程中协助事件模式匹配模型取具有最高优先级的子状态节点作为下一匹配状态进行状态转移，如果存在两个或多个具有最高优先级的子状态节点，则从中随机选择一个子状态节点进行转移。
[0047] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
