29. Требования к экспертным системам реального времени

1. Представлять изменяющиеся во времени данные, поступающие от внешних ис-точников, обеспечивать хранение и анализ изменяющихся данных.

2. Выполнять временные рассуждения о нескольких различных асинхронных про-цессах одновременно (т.е. планировать в соответствии с приоритетами обработку поступивших в систему процессов).

3. Обеспечивать механизм рассуждения при ограниченных ресурсах (время, па-мять). Реализация этого механизма предьявляет требования к высокой скорости ра-боты системы, способности одновременно решать несколько задач

4. Обеспечивать "предсказуемость" поведения системы, т.е. гарантию того, что каж-дая задача будет запущена и завершена в строгом соответствии с временными ог-раничениями.

5. Моделировать "окружающий мир", рассматриваемый в данном приложении, обес-печивать создание различных его состояний.

6. Протоколировать свои действия и действия персонала, обеспечивать восстанов-ление после сбоя.

7. Обеспечивать наполнение базы знаний для приложений реальной степени слож-ности с минимальными затратами времени и труда (необходимо использование объектно-ориентированной технологии, общих правил, модульности и т.п.).

8. Обеспечивать настройку системы на решаемые задачи (проблемная/предметная ориентированность).

9. Обеспечивать создание и поддержку пользовательских интерфейсов для различ-ных категорий пользователей.

10. Обеспечивать уровень защиты информации (по категориям пользователей) и предотвращать несанкционированный доступ.

30. Принципы функционирования субд реального времени

Система реального времени -- это система, работа которой каким-то образом долж-на быть связана с реальным (а не машинным) временем. Зачастую в таких системах необходимо взаимодействовать с реальными процессами, происходящими во внеш-нем мире. Типичным примером систем РВ являются системы, осуществляющие кон-троль за физическими устройствами. Как правило, такие системы состоят из контро-лирующей и контролируемой систем. Контролируемая система часто рассматрива-ется как среда, с которой взаимодействует контролирующая система, извлекая дан-ные из среды с помощью различных датчиков. На основе этих данных контроли-рующая система выполняет определенные действия и поэтому важно, чтобы со-стояние среды, воспринимаемое контролирующей системой, как можно лучше соот-ветствовало реальному состоянию среды. В случае большой погрешности, действия контролирующей системы могут быть неадекватными.

Поэтому наиболее важный критерии и признаки системы РВ -- предсказуемость

наличие директивных сроков у выполняемых задач. – задачи должны быть заверше-ны к определенным моментам времени

работа с устаревающими данными, данные в базе всегда должны оставаться отно-сительно свежими

В отличие от классических СУБД в системе реального времени с каждой транзакци-ей ассоциируется директивный срок, т.е. момент времени, до которого транзакция должна быть завершена.

По типу директивных сроков СУБДРВ можно разделить на три основные группы: с жесткими, крепкими и мягкими директивными сроками. В системе с жесткими дирек-тивными сроками любая задержка эквивалентна катастрофе, а с крепкими и мягкими директивными сроками только понижает производительность системы. Различие последних состоит в том, что в системе с крепкими директивными сроками транзак-ция, пропустившая свой директивный срок, выкидывается из системы, а в системе с мягкими директивными сроками такая транзакция просто становится менее значи-мой, но все еще может быть с пользой завершена

Еще одним важным отличием от случая классических СУБД является использова-ние других критериев производительности. В классических СУБД, производитель-ность обычно измеряется как среднее число завершившихся транзакций в единицу времени, а в системе, работающей в реальном времени, на первый план выходят другие параметры -- количество транзакций, пропустивших свои диpективные сроки, среднее опоздание транзакций и т. п. Производительность же обычно меряют при помощи величины, которая зависит от нескольких таких параметров.

Традиционно протоколы управления транзакциями различаются по двум критериям: время обнаружения конфликтов и способ их обнаружения. Согласно этим критериям пессимистические и оптимистические протоколы представляют собой две крайно-сти.

Пессимистические протоколы пытаются обнаружить конфликты сразу, еще до их возникновения, и разрешают их, используя механизм блокирования. Оптимистиче-ские протоколы занимаются обнаружением конфликтов при завершении транзакции и разрешают их, перезапуская часть конфликтующих транзакций.

Оба способа разрешения конфликтов имеют свои недостатки. Блокирование приво-дит к консервированию ресурсов, а рестарты вызывают их растрату.

Слабым местом пессимистического протокола являются также простои транзакций, в ожидании получения блокировки на какой-либо ресурс. Такие простои повышают вероятность пропуска директивного срока. При этом транзакция, которая держала блокировку на нужный ресурс, также может пропустить свой директивный срок -- из-за того, что он слишком близок или из-за необходимости ждать получения блокиро-вок на другие ресурсы. Тем самым возможно, что все транзакции не успеют завер-шиться к своим директивным срокам.

Оптимистические протоколы не блокируют ресурсы и не вызывают простоев тран-закций, что является плюсом для систем реального времени. Обратная сторона ме-дали -- растрата ресурсов на параллельную работу конфликтующих транзакций, из которых только часть в принципе может завершиться. Кроме того необходимо отме-тить, что фаза проверки может быть довольно трудоемкой и это особенно заметно, если сами транзакции очень коротки.

Сравнительный анализ этих двух подходов для модели простых транзакций в сис-темах управления базами данных реального времени с мягкими и крепкими дирек-тивными сроками, с ограниченным числом ресурсов и неограниченным, показывает, что в большинстве ситуаций оптимистический подход превосходит пессимистиче-ский. Однако в связи с огромным количеством систем реального времени со специ-фическими требованиями не существует лучшего протокола для всех случаев, и бывают ситуации, когда пессимистический протокол показывает лучшие результаты.