【正文】 tive,在數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的,持續(xù)的,:數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的,支持復(fù)雜的實(shí)時(shí)查詢需求.,數(shù)據(jù)流環(huán)境中的選擇、投影, ,、,不但要處理現(xiàn)在的數(shù)據(jù),若在有限的空間不能支持?jǐn)?shù)據(jù)流的精確聚集操作,、,如何考慮數(shù)據(jù)流的查詢優(yōu)化問題.考慮到數(shù)據(jù)流速(data rate)的情況,數(shù)據(jù)流查詢優(yōu)化的目的應(yīng)為獲得最大的查詢數(shù)據(jù)流速,即單位時(shí)間的數(shù)據(jù)流量,.商業(yè)微傳感器設(shè)備即將出現(xiàn),使得新型的DBMS 的“監(jiān)視”(如網(wǎng)絡(luò)入侵或電信欺詐監(jiān)測(cè)等),人們會(huì)在筆記本電腦或者投影儀上附加一個(gè)傳感器,如果一個(gè)投影儀丟失或者被竊,“信息流”,、時(shí)間序列功能、歷史消息窗口以及高效率隊(duì)列處理方面給DBMS 產(chǎn)品也將嘗試提供對(duì)這種監(jiān)視應(yīng)用的支持,其方法應(yīng)該是通過將流處理的功能移植到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)框架上.Web Ser vi ces 自然也產(chǎn)生數(shù)據(jù)流,松散結(jié)合的系統(tǒng)相互交換大量的商務(wù)數(shù)據(jù),如訂單、 格式表現(xiàn),產(chǎn)生持續(xù)的XML 數(shù)據(jù)流的查詢能力,從不間斷的XML 數(shù)據(jù)流中匹配、抽取和轉(zhuǎn)換部分?jǐn)?shù)據(jù)流以驅(qū)動(dòng)后臺(tái)商務(wù)應(yīng)用,是Web Ser vi ces 的核心.XML 流處理的特點(diǎn)是XML (元素、屬性或text),所以需要將必要的數(shù)據(jù)有效地緩存,是目前XML ,查詢XML 數(shù)據(jù)流的研究包括Xfilter [18] ,Yfilter [19] ,XMLTK [20] ,XSQ [21] ,XSM [22] 轉(zhuǎn)化成一個(gè)有限自動(dòng)機(jī)模型,有固定的初始節(jié)點(diǎn)和終節(jié)點(diǎn),當(dāng)走到有限自動(dòng)機(jī)的終點(diǎn)時(shí),表示XPath (//)和*或帶多個(gè)謂詞的XPath 語句, 查詢并綜合到一個(gè)結(jié)構(gòu)中,同時(shí)計(jì)算共享路徑以避免重復(fù)操作,可以大大提高處理的效率.數(shù)據(jù)流本身的流速和流量的增長,傳感器數(shù)據(jù)流和XML 數(shù)據(jù)流的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流處理提出的挑戰(zhàn).(NiagaraCQ,Stanford Stream, Telegraph, Aurora)或者專用的(Gigascope)數(shù)據(jù)流管理系統(tǒng). 傳感器數(shù)據(jù)庫技術(shù)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)傳感器在一定的范圍內(nèi)發(fā)回的數(shù)據(jù)定位小鳥的位置,從而進(jìn)行其他的研究。還可以在汽車等運(yùn)輸工具中安裝傳感器,從而掌握其位置信息。甚至于微型的無人間諜飛機(jī)上也開始攜帶傳感器,在一定的范圍內(nèi)收集有用的信息,并且將其發(fā)回到指揮中心.當(dāng)有多個(gè)傳感器在一定的范圍內(nèi)工作時(shí),也可以是有線通信.現(xiàn)在, NG 是Sensoria 、, Dust Motes 設(shè)計(jì)的微型傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)行在一個(gè)立方毫米級(jí)的小盒子里,.在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,并且將分類后的數(shù)據(jù)標(biāo)記時(shí)間戳,然后發(fā)送到服務(wù)器,最前端的傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù),然后通過多級(jí)傳感器節(jié)點(diǎn)到達(dá)與服務(wù)器相連接的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),最后通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),各個(gè)傳感器直接通過光纖與服務(wù)器相聯(lián)接.傳感器節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理方法有兩種:第1 種類型的處理方法是將傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器堆棧中,這樣的節(jié)點(diǎn)必須具有很強(qiáng)的處理能力和較大的緩沖空間。第2 種方法適用于一個(gè)芯片上的傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器節(jié)點(diǎn)的處理能力和緩沖空間是受限制的:在產(chǎn)生數(shù)據(jù)項(xiàng)的同時(shí)就對(duì)其進(jìn)行處理以節(jié)省空間,在傳感器節(jié)點(diǎn)上沒有復(fù)雜的處理過程,傳感器節(jié)點(diǎn)上不存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。對(duì)于處理能力介于第1 種和第2 種傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)來說,則采用折衷的方案,將傳感器數(shù)據(jù)分層地放在各層的傳感器堆棧中進(jìn)行處理.,用戶可以查詢已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或者傳感器數(shù)據(jù),但是,因此缺乏一定的靈活性.新的傳感器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要考慮大量的傳感器設(shè)備的存在,:(1) 傳感器數(shù)據(jù)的表示和傳感器查詢的表示:Cornell 大學(xué)的COUGAR 模型、Rutgers 大學(xué)的WebDust 系統(tǒng)、Was hi ngt on 大學(xué)的Sagres 系統(tǒng)中,每一個(gè)傳感器表示成一個(gè)ADT,每一個(gè)信號(hào)處理函數(shù)與一個(gè)ADT 函數(shù)相聯(lián)系,該ADT 函數(shù)對(duì)于傳感器收集到的數(shù)據(jù)輸出一個(gè)與傳感器所在的位置相關(guān)聯(lián)的序列,COUGAR 采用主動(dòng)方式的持續(xù)查詢,當(dāng)在查詢過程中有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí), 系統(tǒng)主要包括兩部分,第1 部分是設(shè)備信息管理器,主要存儲(chǔ)傳感器的設(shè)備信息和作為屬性的描述性規(guī)則等。第2 部分是查詢翻譯器,主要采用ECA 模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和更新.(2) 在傳感器節(jié)點(diǎn)上處理查詢分片:傳感器資源的有限性,要求我們必須有效地處理各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的查詢.(3) 分布查詢分片:產(chǎn)生和傳輸傳感器數(shù)據(jù)都需要花費(fèi)代價(jià),與傳統(tǒng)的分布式查詢所不同,在傳感器數(shù)據(jù)庫中,沒有全局的優(yōu)化信息,傳感器是移動(dòng)的,而且源數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的,這些都是需要考慮的問題.(4) 適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)條件的改變:在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,基于傳感器數(shù)據(jù)的本質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)的可能擁塞,對(duì)一個(gè)查詢分片來說需要決定下一個(gè)要執(zhí)行的數(shù)據(jù)流操作符,這就是自適應(yīng)查詢處理需要考慮的問題.(5) 處理站點(diǎn)失敗和傳輸失敗的情況:傳感器網(wǎng)絡(luò)中必須考慮站點(diǎn)或者傳輸失敗的情況.(6) 傳感器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):傳感器數(shù)據(jù)庫必須利用系統(tǒng)中的所有傳感器,而且可以像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫那樣方便、簡(jiǎn)潔地管理傳感器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。建立可以獲得和分配源數(shù)據(jù)的機(jī)制。建立可以根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)調(diào)整數(shù)據(jù)流的機(jī)制?？梢苑奖愕嘏渲?、安裝和重新啟動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)庫中的各個(gè)組件等. XML 數(shù)據(jù)管理目前大量的XML 數(shù)據(jù)以文本文檔的方式存儲(chǔ), XML 數(shù)據(jù)庫的原型系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)(Taminon,Lore,Timber,OrientX(中國人民大學(xué)開發(fā))等).XML 數(shù)據(jù)是半結(jié)構(gòu)化的,不像關(guān)系數(shù)據(jù)那樣是嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),這樣就給Native XML 數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來更大的靈活性,同時(shí),能夠減少I/O 次數(shù),提高查詢效率。反之,不恰當(dāng)?shù)膭澐趾痛鼐? 存儲(chǔ)面臨的一個(gè)關(guān)鍵性問題[23] .當(dāng)用戶定義XML 數(shù)據(jù)模型時(shí),為了維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性和完整性,需要指明數(shù)據(jù)的類型、標(biāo)示,屬性的類型,數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(一對(duì)多,多對(duì)多等)、 數(shù)據(jù)模型形成的一些標(biāo)準(zhǔn)(如OEM,DTD,XML Schema 等) [24]模型擴(kuò)展了對(duì)象關(guān)系模型用于定義XML 圖的方式描述XML 數(shù)據(jù)的模式,對(duì)對(duì)象、聯(lián)系和屬性等不同類型的元素用不同的形狀加以區(qū)分,并標(biāo)記函數(shù)依賴、,消除潛在的數(shù)據(jù)冗余,創(chuàng)建和維護(hù)視圖及查詢優(yōu)化等.在XML 數(shù)據(jù)查詢處理研究中,存在下列焦點(diǎn)問題：第1,關(guān)系數(shù)據(jù)庫統(tǒng)治數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域長盛不衰的法寶就是描述性查詢語言SQL ,——關(guān)系, Formal Semantic 標(biāo)準(zhǔn)基于Function Language 的思想,為查詢優(yōu)化帶來了新的困難.第2,復(fù)雜路徑表達(dá)式是XML 查詢語句的核心,必須將復(fù)雜、不確定的路徑表達(dá)式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識(shí)別的、,不適應(yīng)處理沒有模式或者雖有模式信息但模式本身為半結(jié)構(gòu)化和不確定性的XML ,XML 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和索引方法與面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫不同,而這正是影響路徑分解的重要因素.第3,XML 數(shù)據(jù)本身缺乏模式的支持, 數(shù)據(jù)中的數(shù)值分布在類似樹狀結(jié)構(gòu)的樹葉上,即使相同類型的數(shù)據(jù),由于半結(jié)構(gòu)化特點(diǎn),需要把對(duì)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)信息和對(duì)值的統(tǒng)計(jì)信息結(jié)合到一起, 查詢代價(jià)的計(jì)算可以分為兩個(gè)層次: 路徑,忽略方法的不同,估計(jì)不同的執(zhí)行算法所需時(shí)間代價(jià).這種方法用于確定查詢片段的執(zhí)行方法.目前,XML 數(shù)據(jù)索引按照用途可分為3 種:簡(jiǎn)單索引、值索引、 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),+樹、改進(jìn)的B+樹[25,26]、R 樹和XR 樹[27]、,不同的索引,索引目標(biāo)也不相同, 數(shù)據(jù)在電子商務(wù)中的廣泛應(yīng)用,XML 數(shù)據(jù)更新需求迫切,更多的研究者開始關(guān)注如何動(dòng)態(tài)地維護(hù)索引以適應(yīng)不斷的數(shù)據(jù)更新的問題.對(duì)于XML 數(shù)據(jù)的更新操作,無論在語言,:元素的插入、結(jié)點(diǎn)定位、存儲(chǔ)空間的分配和其他輔助數(shù)據(jù)的更新,比如索引、 ,引入了空間預(yù)留方法,在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí),如果預(yù)留空間足夠,則在新申請(qǐng)的頁面中插入數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)更新的方法也不同,非簇聚存儲(chǔ)方法在更新時(shí)無須在物理上保持?jǐn)?shù)據(jù)的有序性,對(duì)更新頻繁的數(shù)據(jù),不宜采用簇聚存儲(chǔ)方法.XML 數(shù)據(jù)處理面臨的未解決的問題還包括:首先在查詢處理上,是導(dǎo)航處理還是基于代數(shù)的一次一集合的處理?這一直是XML 查詢優(yōu)化研究的焦點(diǎn), 數(shù)據(jù)查詢的各種不同的執(zhí)行方法之間的孰優(yōu)孰劣的比較工作還剛剛開始, 數(shù)據(jù)本身的靈活性,實(shí)例化視圖作為查詢優(yōu)化的一個(gè)重要手段并未在XML ,Native XML 數(shù)據(jù)庫是否是合適的XML 數(shù)據(jù)處理解決方案?如果是的話,如何做到XML 數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的互操作?這些都是有待進(jìn)一步研究的問題. 網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理[6,28,29]簡(jiǎn)單地講,網(wǎng)格是把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整合成一個(gè)虛擬的巨大的超級(jí)計(jì)算環(huán)境,實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、.在網(wǎng)格環(huán)境中,不論用戶工作在何種“客戶端”上,系統(tǒng)均能根據(jù)用戶的實(shí)際需求,利用開發(fā)工具和調(diào)度服務(wù)機(jī)制,向用戶提供優(yōu)化整合后的協(xié)同計(jì)算資源, 種:計(jì)算網(wǎng)格,提供高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的共享存取。數(shù)據(jù)網(wǎng)格,提供數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的共享存取。信息服務(wù)網(wǎng)格則支持應(yīng)用軟件和信息資源的共享存取.高性能計(jì)算的應(yīng)用需求使計(jì)算能力不可能在單一計(jì)算機(jī)上獲得,因此,必須通過構(gòu)建“網(wǎng)絡(luò)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)”或“元計(jì)算機(jī)”獲得超強(qiáng)的計(jì)算能力,(包括機(jī)群)、數(shù)據(jù)庫、各類設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等,形成對(duì)用戶相對(duì)透明的虛擬的高性能計(jì)算環(huán)境,應(yīng)用包括了分布式計(jì)算、高吞吐量計(jì)算、“無縫的集成和協(xié)同計(jì)算環(huán)境”.,一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)。,必須重點(diǎn)解決3 個(gè)問題:其一,,某一資源出現(xiàn)故障或失敗的可能性較高,資源管理必須能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)視和管理網(wǎng)格資源, 2004,15(12)從可利用的資源中選取最佳資源服務(wù).數(shù)據(jù)網(wǎng)格保證用戶在存取數(shù)據(jù)時(shí)無須知道數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型(數(shù)據(jù)庫,文檔,XML):如何聯(lián)合不同的物理數(shù)據(jù)源,抽取源數(shù)據(jù)構(gòu)成邏輯數(shù)據(jù)源集合。如何制定統(tǒng)一的異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問的接口標(biāo)準(zhǔn)。,數(shù)據(jù)網(wǎng)格研究的問題之一是:如何在網(wǎng)格環(huán)境下存取數(shù)據(jù)庫,提供數(shù)據(jù)庫層次的服務(wù),也不同于傳統(tǒng)的信息檢索,需要將數(shù)據(jù)庫提升為網(wǎng)格服務(wù),把數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)和信息檢索技術(shù)有機(jī)結(jié)合,提供統(tǒng)一的基于內(nèi)容的TOPK 數(shù)據(jù)庫檢索機(jī)制和軟件[43~45] .信息網(wǎng)格是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議規(guī)范、Web 和數(shù)據(jù)庫技術(shù),為用戶提供一體化的智能信息平臺(tái),其目標(biāo)是創(chuàng)建一種架構(gòu)在OS 和Web 之上的基于Internet ,信息的處理是分布式、協(xié)作和智能化的,(service on demand)和一步到位的服務(wù)(one click is enough).信息網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)、信息表示和元信息、信息連通和一致性、安全技術(shù)等是目前信息網(wǎng)格研究的重點(diǎn).目前,信息網(wǎng)格研究中未解決的問題包括:個(gè)性化服務(wù)、信息安全性和語義Web [29] .對(duì)同一個(gè)請(qǐng)求,也應(yīng)該根據(jù)提交請(qǐng)求者以及環(huán)境的不同,“正確”.例如,如果信息系統(tǒng)出錯(cuò),提供了不合適的個(gè)性化結(jié)果,那該怎么辦呢?Internet ,如一個(gè)人在哪些地方居住過,如果查找一個(gè)在給定的地方居住的每個(gè)人的信息是容易的,在這樣的情況下,不難拿到一個(gè)死去的人的私人信息,并用這些信息來冒名申請(qǐng)信用卡, 世紀(jì)80 ,解決數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、安全策略、,是用于建立一個(gè)面向Web 的安全模型.未來由“語義Web”引發(fā)的研究機(jī)會(huì)會(huì)非常引人矚目[29] .盡管這個(gè)概念所要表達(dá)的真正含義并不清楚,然而目前的大多數(shù)工作已經(jīng)集中在“本體(ontology)”, ,.由于得到政府和企業(yè)的大力支持,近年來,網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用從單純的科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域擴(kuò)展到企業(yè)計(jì)算領(lǐng)域,并推動(dòng)了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程. DB