Jasmine KBMS系統的實現
2024-07-21 02:08:49
供稿：網友
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jasmine 系統的實現
用戶
數據管理
對象管理
應用軟件
知識庫
1、jasmine系統的總體結構
jasmine是個由數據管理子系統和對象管理子系統組成的層次結構系統。數據管理系統用來有效的存儲和訪問輔存上的對象。數據管理系統為嵌套關系、元組和頁提供操作接口，它是關系數據庫的擴展xrdb。而
對象管理系統為這個可擴展的數
據庫系統提供對象模型和語言接
口，語言接口包括語言編譯器、
執行期支持庫、語言解釋器。
我這所要介紹的是對象管理
子系統。
2、對象存儲結構
在jasmine中類與實例的存儲結構
不相同，對象到關系的轉換是通過系統
完成的，有關轉換的信息也存儲在類中。
（1）、通過利用關系來存儲實例
根據元組的實例和域的屬性，所有參照類自身的實例存儲在關系中。多值屬性存儲在多值域中，這是最簡單的嵌套關系的形式。另一種方法，通過分離關系實現多值屬性將引起額外的開銷。我們在分離關系中存儲一個超類自身的實例和超類的子類的實例。如果我們實例化或釋放一個類的自身的實例，我們不必到它的超類或子類中去修改任何地方，從而使我們可以有效率地修改對象。
固定長度的字符串和數字存儲在固長域中，變長字符串和數字存儲在變長域中。而就參考屬性，我們僅將對象標志號（oid）存儲在固長域中，這實現了非簇聚化的復雜對象。非簇聚化的復雜對象是cad應用軟件所需要的，在cad應用軟件中復雜對象是自底向上創建的，這樣組件對象就可以被重用。當然，用戶可以邏輯上對非簇聚化的復雜對象強制實行復雜對象的完整性。具體實現可以通過“after” demon 為整個對象的實例化方法來實例化各個組件對象，也可以增加”befor” demon為整體對象的銷毀方法來銷毀各組件對象。在屬性中，作為關系對象，我們充分使用嵌套關系，將關系對象與內部嵌套關系和他們內部關系域的屬性相關聯。相應的，關系對象的組件對象不可能脫離他們的整體對象而存在。簇聚化復雜對象通過關系對象來實現，能邏輯上和物理上以單元形式來管理。
oid屬性與一個域相關聯，但這個類的屬性和通用屬性不被存儲在實例關系中，這是為了增加空間的效率。一個oid由一個知識庫id號、一個類號和一個實例id號組成，oid能獨自地直接傳遞給知識庫和類信息。根據用戶說明，系統在隊列、b樹和哈希關系中選擇用來存儲實例。
（2）、用關系來存儲類
因為class是class的實例，我們將所有的classes存儲在一個關系中，這樣有助于有效地訪問類對象。然而，類有異種結構，所以我們必須設計一個模式，用來在一個關系中有效地存儲類對象。根本上，我們有類對象與一個元組（tuple）相關聯。屬性分類，如枚舉和過程屬性，這對所有類是通用的，并且屬性有一組固定的側面（facet），我們在內部關系域中在不同的內部關系和facet中存儲枚舉和過程屬性。
3、面向集合的訪問支持
面向集合訪問和單值訪問都被編譯以早綁定并減少執行期費用，然而，一個交互式查詢需要解釋器來處理而不是編譯器。jasmine編譯器是用一個c編譯器來實現的，在jasmine/c中寫的應用程序被預編譯成c 程序，產生的c 程序被編譯并鏈接上執行期支持庫。預處理被用來達到最優輕便性和c 編譯器的代碼優化目的。
應用軟件
預編譯
c 程序
c編譯器和鏈接
執行期支持庫
目標代碼
（編譯）
jasmine
目標代碼
知識庫
jasmine
用戶查詢
知識庫
（執行） （解釋器）
應用程序在三個階段被翻譯成c程序，這三個階段是：查詢圖生成、存取方案生成和代碼生成。第一個階段，從用戶查詢到生成一個查詢圖，并且將查詢圖轉化為根據使用用戶定義的對象模型的一個更有效的查詢圖。第二個階段根據查詢圖生成一系列關系運算和一個最優的方案，這個階段使用規則庫優化技術，最后一個階段c代碼被生成c編譯器。
（1）、查詢圖生成
這個階段參照對象模型，將查詢圖與用戶查詢相關聯。這個查詢圖是一個對象模型的子圖，這個對象模型注解有對象和條件信息。在這個階段，包含不完整的知識訪問的用戶查詢被轉換為一個更有效的形式。在jasmine中，用戶根據具體化通用類而不是這個具體類來形成一個查詢。根據歸類原理，用戶能用條件來具體化一個非葉節點類，如果給定的條件與一些歸類條件相匹配，那么非葉節點類被具體化成一些符合歸類條件的組件成員。
（2）、訪問方案生成
這個階段以直接模式方式將查詢圖翻譯成對象運算。翻譯規則構建在查詢語義學基礎上。通過使用對象模型信息如統計數據、訪問方法、類到關系的映射，對象運算別轉化為擴展關系運算。對象表達式是不同處理的，這依賴于它是否包含有過程屬性。
4、單值存取訪問和對象緩沖
與面向集合的訪問一樣，單值存取訪問也被編譯成c程序，編譯時需要連接運行期支持庫。
第一次訪問一個對象時，會從二級存儲器取出對象到頁面緩沖區。這樣對象就被緩沖存放在活動對象表（aot）中。實際上aot是一個內部哈希表。aot有一個oid鍵和入口。該入口含有一個指向內部實例結構的指針tid和幾個更新標志位。一個實例的內部結構與一個元組類似，這使參考其它對象和修改變得容易。當一個事務結束時，具有更新標志的對象從aot中轉存到頁面緩沖區和二級存儲器。用戶可以通過說明aot大小來控制aot中的沖突處理。為了更加有效地存儲空間，對象可以從aot中刪除，但oid組和tid組仍直接從數據庫中取出，這些對象先前從內存中已經丟失。我們將單值存取訪問對象表達式翻譯成基于aot的訪問。例如對象表達式 obj.attr變量obj具有aot的指針。首先，檢查aot入口的更新標志位，如果標志指出這個對象已經被刪除了，則發生錯誤。如果一個對象從內存中清除是為了進行空間的管理，那么這個對象會通過tid直接從二級存儲器中取出。其它情況下系統會從由aot指針指向的內部實例結構中取attr，對象表達式返回這個值。如果這個屬性域含有一個參考對象，即另一個oid。系統通過哈希表在aot中查找具有這個oid的對象。若沒有，再通過aot中緩沖存放的oid或tid到二級存儲器中查找。這樣對象表達式的值是一個指向參考對象的入口指針，它將成為attr屬性的值。一般對象表達式obj.attr-1.iattr-n被遞歸的解釋。對象變量具有一個指向aot入口的指針，不是延遲訪問的oid。由于避免了基于哈希表的搜索，因此對象存取速度得到了提高。對于基于連接的訪問比如超媒體應用，這一點很好。
一般來說，緩沖區和對象存取模式直接相關。頁面緩沖具有適合相同類的不同實例存取的結構。aot，對象緩沖區具有適用與不同類的相關實例的存取結構。高級應用例如cad具有這兩種模式。就就需要雙緩沖策略，包括頁面緩沖和對象緩沖，而不僅僅是一個單一緩沖策略，它會包含不必要的對象，也會降低內存利用率。然而，雙緩沖方法使得同樣一個對象以不同的格式同時出現在不同的緩沖區中，因此我們不得不維護說明同一個實體的兩個對象的內部一致性。
5、解釋器
系統為程序的高效運行提供了編譯器，為應用的快速開發和處理特殊的查詢提供了解釋器。編譯器將查詢語句翻譯成擴展的關系操作符。解釋器將查詢語句翻譯為擴展的操作符并執行。考慮到實用性，解釋器只能執行面向集合的存取，查詢的結果送到由一個編譯好的程序引用的集合變量。用戶可以在一個集成的環境里使用解釋器和編譯好的程序。由于程序存在與實例中，所以他們可以在一個面向查詢中交互訪問。程序可以在動態編譯之后相互激活，編譯器和解釋器共享代碼，解釋器 編譯解析器分析輸入的查詢語句。解釋器使用運行時支持庫提供的功能產生中間代碼。
本文敘述了一個知識庫管理系統kbms---jasmine，重點談論了對象管理子系統。
