DIS-HLA仿真運行環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫技術(shù)——時態(tài)數(shù)據(jù)的實時管理.pdf

1、仿真建模、仿真運行和事后分析等仿真過程的重要步驟都離不開對相關(guān)數(shù)據(jù)的有效管理，尤其是在仿真運行過程中，必須為仿真系統(tǒng)提供對當前數(shù)據(jù)的實時訪問服務(wù)。為了及時提供有關(guān)仿真過程的統(tǒng)計分析信息，并實現(xiàn)仿真回放、錯誤恢復(fù)等功能，仿真系統(tǒng)還必須實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的有效管理。時態(tài)數(shù)據(jù)庫是統(tǒng)一管理客觀世界的所有歷史狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能夠為用戶提供對當前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢服務(wù)。由于所要管理的數(shù)據(jù)量空前龐大，數(shù)據(jù)的存儲和查詢技術(shù)是時態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一項重要技術(shù)

2、挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)對仿真運行環(huán)境中相關(guān)數(shù)據(jù)的高效、統(tǒng)一和完整的管理，論文主要研究了基于DIS/HLA仿真運行環(huán)境的時態(tài)數(shù)據(jù)的實時管理問題。 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)是高級分布式仿真環(huán)境中與數(shù)據(jù)管理密切相關(guān)的典型組件。論文首先系統(tǒng)研究了數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)使用方法、數(shù)據(jù)導(dǎo)入策略等關(guān)鍵問題，重點探討了數(shù)據(jù)庫技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)查詢中的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于日志的時態(tài)數(shù)據(jù)模型，定義了適用于仿真數(shù)據(jù)管理的四種基本運算。該模型使用一

3、個時間值標識元組，應(yīng)用時態(tài)數(shù)據(jù)庫的快照查詢和模式轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以實現(xiàn)對仿真數(shù)據(jù)的實時查詢和不同仿真體系結(jié)構(gòu)之間數(shù)據(jù)交互格式的轉(zhuǎn)換，為仿真歷史數(shù)據(jù)的實時使用和事后分析提供了條件。與文件系統(tǒng)、SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的比較實驗表明，應(yīng)用該模型對仿真運行環(huán)境的時態(tài)數(shù)據(jù)進行管理具有更高的效率。 在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，論文研究了仿真運行環(huán)境中時態(tài)數(shù)據(jù)的快速訪問方法，提出了兩種新的索引技術(shù)：趨于均勻間隔的稀疏索引和可變Hash索引。前者是一

4、種建立在按索引字段有序存放的數(shù)據(jù)文件之上的順序索引，索引常駐內(nèi)存且所消耗的空間固定不變。理論分析和實驗結(jié)果表明，該索引方法在不影響數(shù)據(jù)收集過程的前提下，可以有效地減少數(shù)據(jù)訪問的I/O次數(shù)。后者是一種建立在時間屬性上的動態(tài)Hash索引，該索引方法克服了在時態(tài)數(shù)據(jù)的時間屬性上建立Hash索引的難點，提出了索引參數(shù)隨機變化的思想，并應(yīng)用AP-樹對Hash參數(shù)進行組織。通過對查詢操作的時間復(fù)雜度和數(shù)據(jù)組織的空間復(fù)雜度的理論分析和實驗驗證，表明該

5、索引技術(shù)的性能優(yōu)于同類快照索引技術(shù)，并且具有理想的空間利用率。 數(shù)據(jù)分發(fā)管理是HLA接口規(guī)范中的六類服務(wù)之一，高效的區(qū)域匹配算法是研究數(shù)據(jù)分發(fā)管理的重點和難點。區(qū)域匹配算法在本質(zhì)上是空間矩形求交問題，論文將區(qū)域匹配及其元數(shù)據(jù)的管理納入時態(tài)數(shù)據(jù)管理的范疇，提出了一種基于R-樹的匹配算法。該方法用R-樹對更新矩形進行組織，并利用Hash索引對其葉結(jié)點的組織方式進行了改進。 通過調(diào)整R-樹的相關(guān)參數(shù)，可以進一步改善匹配算法的性