Transcript —RFID中间件的一个 规则匹配 关键问题 Rule Match-An Important Issue

规则匹配—RFID中间件的一个
关键问题
Rule Match-An Important Issue
In RFID Middleware
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摘要
RFID中间件是RFID系统中的重要部分。
一个好的RFID中间件能从大量的原始数据中抽
取出高级的业务信息。目前，很多研究员从不
同角度研究这个课题。规则匹配是最普遍的研
究点，这篇文章首先总结相关的成果，然后介
绍一种快速有效的时间逻辑扩展的RETE算法，
接着说明在RFID应用中如何使用这种算法，并
提出一种设计方案。
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1、介绍
目前，很多研究者关注从大量原始事件中
抽取高级事件的课题。原因之一是利用语义信
息，RFID能够在最少人工介入的情况下自动化
业务流程，另一个原因是，有时业务逻辑经常
要变，这样的业务逻辑很实现起来很麻烦，而
且会带来很大的成本。针对这些问题，很多人
已经提出有弹性的解决方案，然而，我们发现
需要一个规则引擎去有效地管理大量的RFID事
件。
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2、相关成果
目前已经有很多这方面的成果。在2005年，
EPCglobal提出了ALE（Application Level Event）规范，
这个规范说明了RFID中间件的框架。ALE代表高级事
件，多个阅读器可以看做一个逻辑阅读器，通过客户
端可以设置接收哪些阅读信息。然而，ALE处理的事件
的级别相对我们的要求还是比较低，后来有人提出了基
于复杂事件处理的RFID中间件，这个中间件是基于ALE
的，并融入的CEP技术。通过CEP可以把原始事件转化成
有意义的业务信息，其中最重要的组件是处理器管理
器，它由多个处理器组成，每个事件处理器处理一种事
件流，这些事件流通过ECSpec来定义。
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2、相关成果
事件处理器通过事件处理语言（EPL）来实现
指令。EPL的结构是事件-条件-动作（ECA），即当一个
事件发生并满足了某个条件，那么就会触发同样的动
作。同时为了提高中间件性能，还需要缓存策略(Cache
strategy)以及主动数据库(active database)。
文献【3】提出了上下文相关的事件框架，一个上
下文相关事件是一个有意义的高级事件，这个事件包含
更多可用的内容。这个框架的核心是上下文事件助理
（CEA），类似文献【2】，它利用CEL去描述上下
文相关事件的过程。
文献【4】提出一个基于知识的动态逻辑处理方法。
这个利用生成的很多代理去处理知识管理。
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2、相关成果
最重要的代理是知识搜索代理、逻辑操作代理、实时业
务处理触发系统（RBPTS）。RBPTS抽取语义信息并使
后台应用程序自动化。规则引擎是RBPTS的重要部分。
我们发现以上RFID高级事件管理的相关研究中，主要
关注的问题是使用规则引擎去做规则匹配。由于RFID事
件信息很多，所以规则引擎必须是很有效率的。一般来
说，这种规则匹配问题可以用一种生产系统来解决。一
个生产系统包括3个组件：工作内存，保存送入的事件，
生产内存，保存预定义的规则，推导引擎，做相关的模
式匹配。当一个规则满足，就会执行一个动作。由如图1.
由于可能有多个满足的动作，我们还需要一个处理冲突
的代理。生产系统框架：
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2、相关成果
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3.RETE 和 扩展RETE
3.1 RETE算法
第二代RFID阅读器标准规定了一个阅读器必须每秒处
理1800个事件。在一些应用中，短时间内会有成千上万
的原始RFID事件，而且逻辑复杂，而RETE算法可以处理
这些事件的匹配问题。
RETE算法是一种快速的模式匹配方法，在EPCglobal
第二代标准中首次提出来。这个算法以空间换时间，模
式经常包括多个测试条件。RETE算法首先把这些规
则分解成多个简单的条件测试，然后这些简单的测试被
编译进网络中。当一个事件发生，给定一个标识去反映
工作内存的变化。这些标志沿着RETE网络的节
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3.RETE 和 扩展RETE
点运动。“1-put”节点测试标志是否满足某个条件，然而
“2-inputs”节点测试这些标志在不同模式下的可变连贯
性。一些节点可以给多个模式共享。这些满足模式的标
志被存储起来，如果一个标志到达“terminal node”，就
代
表一个规则被满足。
3.2 事件逻辑扩展RETE算法
文献【7】提出了一种事件逻辑扩展算法，在工作内存
中的元素可以分为两类：事件和事实。事件带有时间
截，它们会过期，而事实不会。
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3.RETE 和 扩展RETE
当一个事件产生，会带上当前时间信息，有两个时间判
断符：BEFORE和AFTER，通过它们我们可以在规则中
增加事件逻辑。在很多RFID应用中，有时间约束。客户
们可能想要用事件逻辑去产生规则，比如，在某个环境
中，我们要求A的货物要36小时内到达配方中心B，如果
这些货物即时到达，要自动发E-mail给客户。如果用原来
的RETE算法，可能还要做一些工作，而且当逻辑变得
复杂的时候，这些工作是很难完成的。然而，有了扩展
的RETE算法，程序员可以方便地写一些规则去处理这些
事件逻辑。
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4、RFID中间件规则引擎
4.1 RFID应用系统中的事件
事件需要在它们发生之前就定义好，这样规则引擎才
能识别什么事件发生了。在事件注册器中（ER）定义事
件，ER存储所有定义好的事件，但当事件发生了，它只
发送事件的ID给工作内存，ER还可在工作内存中检测和
撤销事件。基于ALE的RFID中间件，ALE ECReport可以
当作一个事件，文献【1】描述了ECReport的xml结构，
它用可扩展方式去描述一个事件。用户通过定义
ECReportSpec和ECSpec来规定他们的ECReport。用户还
能用类似xml格式定义更复杂的事件。当事件送到工作内
存，它会一直被检测，直到被撤销。
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4、RFID中间件规则引擎
4.2 规则引擎
我利用开源的规则引擎， Drools是基于Charles Forgy’s
RETE算法，是一个符合JSR94规范的免费软件。它是用
JAVA写的，能在JAVA和.NET平台运行。（JAVA，
Groovy，Python）语言可以嵌入到规则描述文件中。
Drools支持多种编程语言，然而，这些规则逻辑只能限制
在程序的逻辑操作。而且，Drools使用脚本模块去执行解
析好的程序代码。因此，它很难增加新的判断依据。
为了实现事件逻辑扩展RETE，一个事件规则条件必
须被转化为多个普通规则，下面是一个例子，它用类似
java的OPS5语言编写
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4、RFID中间件规则引擎
这个规则意思是当激活的设备初始化一个警报之后5个时
隙，发生了一个规则匹配，那么会触发一个新的规则匹
配警报。这个规则可以拆分为下面的事件规则（限于
篇幅，我们用自然语言描述）
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4、RFID中间件规则引擎
4.2 规则引擎
实际上，这是我们处理时间判定“after”的方法，我们可
以
用类似的方式处理“Before”。
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5.结论
研究员们从不同角度研究从大量原始信息抽取有意义
信息的方法，我们发现规则匹配是最普遍的课题。由于
RFID事件量很大，而且在RFID业务处理中经常有时间逻
辑，我介绍了一种扩展RETE算法，这种算法提高了规则
引擎的性能。我提出了一个实现该算法的方法，而且给
出了一种RFID中间件设计。
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