[發明專利]一種分布式實時規則推理調度方法

有效

• 申請號: 202010581392.0
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111814981B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 彭程;喬穎;劉鴻儒;王宏安
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G06N5/04
• 分類號: G06N5/04
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種分布式實時規則推理調度方法，其步驟包括：1)建立產生式規則集所對應的規則圖；2)將所述規則圖轉化成數據操作圖；3)規則推理系統根據收到的事實對象將所述數據操作圖切分為多個子圖，并為每個子圖生成一個推理作業；4)根據推理作業的處理時間長短設置推理作業的優先級，并在規則推理系統中創建n個調度隊列，分別為每個調度隊列設置不同的權值屬性，根據優先級與權值的對應關系將推理作業調入對應的調度隊列中；5)當不同調度隊列中同時有就緒任務提交時，選擇權值最大的調度隊列中的推理作業，創建并執行推理任務；6)推理任務執行結束時將其對應的推理作業從所屬調度隊列中刪除，直至所有調度隊列都為空。

技術領域

本發明屬于規則系統和實時技術領域，具體涉及一種分布式實時規則推理調度方法。

背景技術

規則推理將領域知識表示為規則，通過規則與事實的匹配，觸發并執行規則，從而進行自動決策。它已被廣泛應用于醫療診斷、地質勘探、智能決策等各種專家系統中。

近幾年來，隨著物聯網技術的普及，物聯網被廣泛應用于各類工業領域。此時，物聯網應用通過一系列傳感器采集外部環境數據，對連續不斷的事件流進行監視，從中識別出需要關注的場景并進行自動決策，從而實時地執行動作對識別出的場景做出響應。因此，規則推理開始應用于生產過程監控、在線故障診斷、電網自愈控制等典型物聯網應用。

物聯網應用周期性地接收海量傳感數據，且必須在每個周期內將接收到的數據盡可能多地處理完，否則將會由于處理延遲而導致數據積壓，直至丟失，從而無法對需要關注的場景做出及時響應。為此，規則推理也需具有截止期(在此，從一個數據采集周期開始系統接收數據到這個周期的結束被定義為推理截止期，即推理截止期為一個數據采集周期)。例如，在工廠倉庫的火災監測中，當溫度過高、濕度過低和煙霧濃度異常時，判斷出可能發生火災并發出報警信息。假設系統周期性地每5秒接收一批溫度和煙霧濃度等傳感器數據，那么相應的推理截止期即為5秒。此時，規則推理必須在其推理截止期內，盡可能多地處理系統接收的數據，觸發相應規則，從而對需要關注的場景給予實時響應。

傳統規則推理系統，包括CLIPS、Drools以及JESS等由于其單機的局限性，導致規則匹配效率偏低，公開號CN107145949A的專利申請對此做出改進，利用計算機多核資源的性能優勢，設計了一種多核環境下的實時規則推理方法，使得規則的匹配效率得到了一定程度的提高，但由于其規則推理還是基于本地的單機系統，其性能仍然難以滿足海量實時數據處理所帶來的系統資源需求。

目前，學者們已經提出了一些面向流式數據的分布式實時推理方法(張琦.基于MapReduce的分布式規則匹配系統的研究與實現[D].浙江大學，2011；Yi Chen，BehzadBordbar.DRESS：A Rule Engine on Spark for Event Stream Processing.BDCAT 2016；Zhang J，Yang J，Li J.When Rule Engine Meets Big Data：Design and Implementationof a Distributed Rule Engine Using Spark，2017IEEE Third InternationalConference on Big Data Computing Service and Applications(BigDataService).IEEE，2017.)，這些方法通過使用分布式計算框架，實現了規則的并行推理，公開號CN108549939A的專利申請在此基礎之上提出一種負載均衡的任務分配算法，進一步地提升了規則推理的效率，但這些方法都沒有考慮推理的截止期，無法在截止期前盡可能多的處理數據，從而無法保證對所需關注場景的及時響應。

發明內容

針對現有規則推理系統的不足，本發明的目的在于提供一種新的面向海量數據的分布式實時規則推理調度方法，該方法可在分布式環境下，通過分配推理作業的優先級，安排規則匹配的順序，從而能在推理截止期內盡可能多地處理數據，進而盡可能多地觸發規則。