CN103309929A - 存储和检索数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及存储和检索数据和方法和系统。一种访问数据库管理系统中的数据的方法，包括：在第一存储结构中，为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；在第二数据存储结构中，存储以下信息并在其间映射：识别设备的设备标识符、识别设备相关条件的条件标识符、以及识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳；接收指示一个特定设备相关条件的状态的新数据元素，在第一数据存储结构中存储该新数据元素，确定由该新数据元素指示的状态是否与由存储在第一数据存储结构中的暂时在前数据元素所指示的状态不同，以及如果确定是肯定的，则更新时间戳。

Description

存储和检索数据的方法和系统

技术领域

本文中描述的实施例通常涉及存储和检索数据，具体而非排他地说，涉及关于联网的办公装置的数据。

背景技术

许多现代电子设备，诸如打印机、复印机、扫描仪和多功能设备（MFD）具有生成设备使用和其他数据的能力。常常，这种设备被提供有网络连接，以使得数据能够被周期性地将发送给中心数据库，用以随后的分析。由于设备的数量以及数据所属的设备参数的数量都可能很大，因此，随时间收集的数据总量可能是巨大的。

尽管当今广泛使用的诸如关系数据库管理系统的许多传统设备具有存储巨大数量的随时间收集的数据（即：时变数据）的能力，但是管理关系数据库中的事务的规则提供了非常少的嵌入支持以充分分析它。换句话说，在关系数据库中，对于历史数据的查询是困难的。为了解决这个问题，经常使用独立分析结构。这样，数据可以被存储在关系数据库中，而分析是由紧密结合的可分析对应物（counterpart）来完成。然而，现存的实现方式，特别是那些用于企业打印系统的实现方式，使用了消耗计算机资源达到显著降低系统性能的程度的供应商专用的和/或复杂的查询。

发明内容

本发明可以提供一种用于存储和检索数据的方法和系统，充分地消除了一个或多个由于相关技术的限制和缺点而引起的问题。

在随后的描述中将阐明本发明的特点和优势，从描述和附图中，部分将变得明显，或者根据本描述中提供的教导，通过本发明的实践而可以学习到。本发明的目的以及其他特点和优势将会通过用以存储和检索数据的方法和系统而实现和获得，该方法和系统在说明书中以完整、清楚、简洁、精确的术语被详细指明，以使得本领域普通技术人员能实施本发明。

为了获得这些或其他优势，根据如同在本文中所体现和大致描述的本发明的目的，本发明的实施例提供了一种访问数据库管理系统中的数据的方法，所述方法包括：在第一数据存储结构中，为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，所述无序时间戳数据元素指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；在第二数据存储结构中，存储以下信息并在其间映射：识别设备的设备标识符、识别设备相关条件的条件标识符、以及识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳；接收指示一个特定设备相关条件的状态的新数据元素；在第一数据存储结构中存储所述新数据元素；确定由所述新数据元素指示的状态是否与由存储在第一数据存储结构中的暂时在前数据元素所指示的状态不同；以及，如果确定是肯定的，则更新时间戳。

当结合附图阅读时，本发明的其他目标、特征和优势将会从以下详细描述变得更明显。

附图说明

图1根据实施例示意性地显示了对于不同的设备相关条件的状态数据值；

图2根据实施例示意性地显示了数据库管理系统；

图3根据实施例示意性地显示了数据存储结构；以及

图4是根据实施例更新数据结构的方法的流程图。

具体实施方式

打印设备可以维持一组内部的、数字控制的“计量器”，也被称为“传感器”。这种传感器直接或间接地检测在设备上发生的事件。这类事件通常是软件事件，诸如由设备的软件应用或软件模块产生的信号(警告信号、故障信号等)的触发。反过来，软件事件反映检测到的诸如扫描、打印和复制事件的硬件事件。这些事件的发生(或不发生)可以指示打印设备的操作状态，尤其可以反映在不同时间点，打印设备的不同设备相关条件的操作状态。

打印设备可能将关于事件的数据传输给数据存储库，在数据存储库中数据被存储起来用于之后的数据处理，从而使得对打印设备的操作状态的分析能够作为时间的函数。

图1示意性地显示了对应于打印设备的四种不同设备相关条件的数据，按报告时间周期101跨越了14天，每天被表示为顺序的整数。将会意识到，在实践中，其他的报告时间周期也是可能的，可以用除了天以外的时间间隔，并且可以用时间戳来代替顺序的整数。数据元素通过线条、打点、交叉线、纯色阴影和纯白色块来表示。可以基于设备相关条件，对数据元素进行逻辑分组。在这种特定示例中，组102对应于“打印机盖”条件、组104对应于“纸数量”条件、组106对应于“碳粉量”条件、并且组108对应于“服务呼叫”条件。因此，组102的线条块表示对应于检测到“打印机盖打开”状态的数据元素，组104的打点块表示指示检测到“纸量低”状态的数据元素，组106的交叉线块表示指示检测到“碳粉量低”状态的数据元素，组108的纯色阴影块表示指示检测到“服务呼叫”状态的数据元素。组的纯白色块指示与以上注解的状态不同的状态的数据元素，例如，分别为“打印机盖关闭”状态，“纸量合格”状态，“碳粉量合格”状态，和“无服务呼叫”状态。将会意识到，在一些情况下，状态可以没有直接的对应物。同样地，每组的纯白色块可以仅仅指示“已恢复”状态，也就是，“卡纸已恢复”或“服务呼叫已恢复”。

当基于对设备上状态的检测可以确定由数据元素指示的状态时，这种检测的缺失可以指示状态没有改变或状态信息不可用。此外，在纸数量条件的情况下，可以存在多于两种的状态，例如“纸少”，“缺纸”和“纸满”。

尽管设备传输它们的数据的规律性可以被控制，但是预测在打印设备上发生事件的性质和时间通常是不可能的。例如，可以知道硬件组件的生命周期时，并且尽管可以假定在生命周期结束点（用坏）的故障率高，但是精确预测什么时候可能会发生故障是困难的。相似地，尽管可能假定软件组件的故障率随时间下降（随着更多漏洞被检测和移除），但是随机故障不能被预测。这种不可预测性意味着，对于任何给定时间点（或时间周期），不参考存储的数据而确定打印设备的操作状态或状态是困难的。尤其是，确定是否发生状态改变通常需要对指示第一状态的数据元素进行搜索，并且对指示第二状态的另一个数据元素进行搜索。

搜索巨大数量的随时间收集的数据是计算开销很高的，并且当需要涉及多个设备和/或多个设备相关条件来执行搜索时，这个问题多倍增加。更具体来说，将搜索操作扩展到N个打印设备，每个打印设备具有M个独立设备相关条件，可能需要至少N×M²次搜索，因为每个条件的数据可能需要M²次搜索。那是因为搜索操作不搜索单一数据元素，而是数据元素对（在时间上连续），以便确定第N个设备的第M个状态是否已从第一状态转变成了第二状态。例如，执行M次搜索来找到指示M个条件中每个条件的当前状态的第m个数据元素，然后执行另外的M次搜索来找到指示M个条件中每个条件的在先状态的数据元素，即第（m-1）个数据元素，以便确定是否已存在变化。（在图1中，M=4并且m=14。）这需要M×M次搜索，以至于，考虑到需要两“遍”来确定变化条件，N×M²是需要执行的最小数量的搜索。

然而，可能需要对其他数据元素对，例如（m-1，m-2），（m-2，m-3），（m-3，m-4）等等，重复该过程，直到找到指示状态变化的两个数据元素。更进一步地，对于给定的报告时间周期，可能发生多种状态变化，以至于该报告时间周期的所有数据元素都需要被搜索，因为可能随机发生状态变化。尽管精确的数学细节超出了本披露的范围（除了说可能涉及一个或其他形式的二次依赖性（quadratic dependency）以外），但是将会理解的是，前面提及的搜索导致方法不能计算，尤其是当处理大量的打印设备和设备相关条件时，例如N=100...1000且M>30。同样，可以理解的是，搜索可能需要读取不必按时间排序的数千个数据值。例如，关系数据结构假定，除了在数据库中明确定义的以外，数据没有结构或关系。换句话说，关系数据结构没有“理解”存储的数据是时变数据收集的一部分。

图2示意性地显示了数据库管理系统200，大致来说，它用来收集和存储从基础结构222的打印设备220中获得的数据，并提供一种由终端用户218以计算高效的方式访问所存储的数据的方法。尽管无须是如所示的独立子系统，但是数据库管理系统200包括数据库服务器202和数据存储系统204。此外，任何独立不必是“物理的”，即它们可以是集成的。

数据库服务器202包括网络协议206、查询引擎208和报告应用209。网络协议206通过网络216提供连接处理、认证、安全等功能。网络216可以是诸如因特网的广域网。查询引擎208负责查询优化和执行。它的组件可以包括解析器、查询优化器和查询执行器（未显示）。简单地说，解析器主要用于检查查询句法。查询优化器决定怎样尽可能迅速和高效地检索数据。例如，它可以从执行查询的多种不同的方法中选择，然后创建查询执行器能理解的执行计划。查询执行器随后解释执行计划，并基于它接收到的信息，向系统的其他组件（诸如数据存储系统204的存储引擎210）发出请求来检索数据。一旦数据被检索到，它就被传递给报告应用209，来呈现给终端用户。

数据存储系统204包括存储引擎210，存储引擎210负责第一和第二数据存储结构212，214的高效存储，以及从中检索数据。数据库服务器202通过存储引擎应用编程接口（API）（未显示）与存储引擎210通信。数据存储系统204可以包括网络接口，用以经由网络216（即，不通过数据库服务器202）将数据发送到打印设备或从打印设备接收数据。系统202，204可以被实现为具有至少一个处理器250的数据处理系统。在一个实施例中，该至少一个处理器250是诸如通用微处理器之类的传统处理设备。数据处理系统还包括存储器260，存储器260包括实现前述特征（诸如查询引擎208和存储引擎210）的程序指令或功能单元。实现前述特征（诸如查询引擎208、存储引擎210）的程序指令或功能单元可以被记录在诸如图2所示的计算机可读记录介质270的载体介质上。

为了生成报告，终端用户218制定查询并将查询提交到数据库服务器202。在实施例中，数据库管理系统200使用结构化查询语言（SQL）。在SQL中，查询指的是被称为子句的SQL命令的广泛可用的集合。每个子句（命令）对数据库执行某种功能。在一个实施例中，查询包括SQL选择（SQL SELECT）子句。查询指定一些标准，数据库服务器应当通过这些标准从包含在数据库系统中的所有数据中选择数据。在一个实施例中，查询可以指定特定设备和特定时间周期。数据库服务器接收并执行查询。在执行查询时，数据库服务器形成结果集，并将结果集发送给报告应用209来呈现给终端用户。结果集是数据库系统中所有数据中选择的子集（这在以下将更详细描述）。结果集仅包括满足查询中指定的标准的数据。

图3示意性地显示了根据实施例的第一数据存储结构212和第二数据存储结构214。

在一个实施例中，第一数据存储结构212是关系数据结构。这是以格表的形式存储数据的逻辑数据结构。在一个实施例中，第一数据存储结构212为设备相关条件存储数据值。在图3中，数据值被表现为“块”，然而，这当然将被理解为只是为了清楚的目的。例如，第一数据存储结构212可以将数据存储到表格的列中，列分别被命名为打印设备ID、状态数据值和时间戳。因此，在一个实施例中，每行是包括三个字段的记录，存储了设备标识符、状态的数据值和时间戳值。每条记录包括一个或多个字段，字段的内容为被用于唯一地识别该记录的索引或关键字，即它的地址。在图3中，对于两个设备N₁，N₂显示了参照图1所描述的四个设备相关条件（打印机盖条件、纸数量条件、碳粉量条件和服务呼叫条件）的数据值。

可以随时间以任意或固定间隔重复收集数据值。时间间隔的频率或“间隔”可以是秒、分钟、小时、天、周、月或年，例如每两个小时。这可以取决于设备上的传感器多长时间监控一次设备相关条件。替选地或此外，每当传感器检测到事件的发生时，就可以收集数据值。在所有情况下，数据值都与时间点相关联，例如通过使用时间戳。

在一个实施例中，第二数据存储结构214存储设备标识符、条件标识符（为了方便起见显示为前述的“块”）和时间戳，并且在它们之间映射。存储的时间戳对应于与设备相关条件的状态变化相关联的时间点。例如，就第一个设备N₁的服务呼叫条件（阴影块）而言，时间数据包括时间值“5”和“10”，分别对应于从第一状态（例如检测到服务呼叫）变化到第二状态（例如解决了服务呼叫）的时间点以及随后回到第一状态的时间点。这导致了前面提及的搜索被淘汰，因为数据库管理系统200能够直接确定状态间的变化所发生的时间点。在一个实施例中，当数据库服务器202经由网络216和网络协议206从终端用户218接收SQL查询时，SQL查询被传递给查询引擎208，在查询引擎208中解析、优化和执行SQL查询。随后，通过数据存储系统204的存储引擎210使用第二数据存储结构214，尤其是用来识别事件发生的时间点的时间数据来确定设备相关条件的状态。结果被传递回报告应用209，在其中，该结果被准备呈现给终端用户218。

在不同的实施例中，响应于向第一数据存储结构212中写入新数据而更新第二数据存储结构214。在图4中显示了该处理的流程图，该处理开始于步骤S402，检测在主数据存储结构中的数据写入操作。在步骤S404，执行对新数据状态和之前数据状态之间的比较。然后，可以发生以下步骤之一：

1）如果新数据元素所指示的状态与在前数据元素所指示的状态不同，即问题已经被解决了，那么，更新与状态变化相对应的时间戳（德尔塔函数，delta function）或可以存储另一个时间戳（步骤S406）。处理返回到步骤S402。

2）如果新数据元素所指示的状态没有状态条件条目，那么在第二数据存储结构中创建新条目，优选地，为N个设备和M个状态中的每一个都创建（步骤S406）。处理返回到步骤S402。

3）如果新数据元素所指示的状态与在前数据元素所指示的状态相同，也就是没发生状态变化，那么处理返回到步骤S402。

用这种方法，仅需开销相对低的数据写入操作就可实现搜索时间的显著减少。这还减少了整个处理的计算时间。特别是，搜索的复杂性从对第一数据存储结构中存储的数据执行N×M²个搜索操作减少到在第二数据存储结构中执行N×M个查找操作。这是因为现在没有必要搜索指示发生了状态变化的数据元素对。

尽管在前述实施例中，主数据存储结构中，每个设备相关条件的状态数据被存在列中，但是在其他实施例中，每个设备相关条件的状态数据可以被存为专用表格，作为共享表格中的一组行，或作为共享表中的单行。

尽管在前述实施例中，数据库系统是在诸如打印机、复印机和传真设备（或提供它们的组合的设备）之类的联网办公设备环境中被实施的，但是，将会领会的是，数据库系统与其他种类的设备相关。概括来说，这些种类的设备提供、或更确切地说拥有机器可读数字格式的不同种类的信息，以及数字感知设备（digitally-aware devices），代表了拥有能被数字化的信息内容的设备种类。例如，这种设备可以包含可被测量、评估和转换为机器可读电子格式的诸如光、机械和其他数据。

尽管在前述实施例中，时间戳与时间点（即，基于数据类型的精度，时间上的特定瞬间）相关联，但是在其他实施例中，时间戳可以与时间间隔相关联。

尽管在前述实施例中，使用SQL查询来指定被检索的信息，但是在其他实施例中，可以使用其他查询语言来表述查询。

将理解的是，存储器位置地址可以不描述物理位置；相反的，其被用做从控制器请求信息的手段。控制器将请求从逻辑地址转变为能够从存储器设备的真实物理位置检索数据的物理地址。

因此，如上所述，本发明一方面提供了数据库管理系统，包括：第一数据存储结构，用于为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，该无序时间戳数据元素指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；第二数据存储结构，用于存储以下信息并在其间映射：识别设备的设备标识符、识别设备相关条件的条件标识符、以及识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳，其中每当数据集中的一个数据集的新数据元素被存储到第一数据存储结构中时，数据存储管理系统可操作来更新第二数据存储结构，其中所述新数据元素指示与所述一个数据集的暂时的在前数据元素所指示的状态不同的状态；以及，数据访问装置，用于响应于接收到关于特定时间周期和至少一个设备的至少一个设备相关条件的数据的请求，使用第二数据存储结构来识别所述至少一个设备相关条件在特定时间周期内，何时发生一个或多个状态变化。

使用第二数据存储结构使得能够有效和直接地确定状态变化（指示不同状态的两个暂时连续的数据元素），当指示不同状态的新数据被存入第一数据存储结构时，以最小代价更新第二数据存储结构。

在一个实施例中，在第二数据存储结构中，至少一些时间戳被关联为对，这些对包括指示从第一状态到第二状态的变化的第一时间戳和从第二状态到第一状态的变化的第二时间戳。例如，第一时间戳可以指示问题的检测，并且第二时间戳可以指示这个问题的解决。

在一个实施例中，更新包括修改已存储的时间戳或增加新的时间戳。

在一个实施例中，新数据元素所指示的状态与当前没有存储条件标识符的设备相关条件相对应，数据库管理系统可操作来将新的条件标识符增加到第二数据存储结构中。

在一个实施例中，数据库管理系统包括关系数据库管理系统，其中第一数据存储结构包括关系数据存储结构。

在一个实施例中，请求包括结构化查询语言SQL请求。使用诸如SQL的开放数据库标准使得数据库管理系统能够被广泛实施。

在一个实施例中，数据库管理系统可操作来经由网络接口从网络上的多个设备接收新数据元素。网络可以是诸如因特网的广域网或局域网。

当设备和/或条件的数目很大时，例如当设备数目和设备相关条件数目每个都为数十、数百、数千或更多时，效率增益可以是特别显著的。

本发明的一个方面提供了访问数据库管理系统中的数据的方法，该方法包括：在第一数据存储结构中，为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，该无序时间戳数据元素指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；在第二数据存储结构中，存储以下信息并在其间映射：识别设备的设备标识符、识别设备相关条件的条件标识符、以及识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳；接收指示一个特定设备相关条件的状态的新数据元素；在第一数据存储结构中存储该新数据元素；确定由该新数据元素指示的状态是否与由存储在第一数据存储结构中的暂时在前数据元素所指示的状态不同；以及，如果确定是肯定的，则更新时间戳。

在一个实施例中，更新包括修改存储的时间戳或增加新的时间戳。

在一个实施例中，由新数据元素所指示的状态与由当前没有存储条件标识符的设备相关条件相对应，该方法进一步包括将新的条件标识符增加到第二数据存储结构中。

在一个实施例中，该方法进一步包括：响应于接收到关于特定时间周期和至少一个设备的至少一个设备相关条件的数据的请求，使用第二数据存储结构来识别所述至少一个设备相关条件在特定时间周期内发生的状态变化。

实施例能够以硬件实现、软件实现或以两者混合的形式实现。因此此处定义的任何“手段”、“组件”和“部件”能够在计算机中实现为不同组合的代码模块。

实施例包含作为在载体介质上的计算机程序产品而提供的计算机程序，该载体介质可包括存储介质和暂态介质或信号。计算机程序可存储于介质存储，诸如固态存储器、光盘、磁盘或磁带设备。计算机程序可以以光信号、声信号、磁信号、射频信号或者电信号（例如为，用于在英特网上承载代码的TCP/IP信号）的形式提供在暂态介质上或者信号上。计算机程序产品可包括在实施例的实现方式中，作为能够自身配置一个或多个实施例的性能的一整套计算机可执行指令，或者作为在计算机上加入预先存在的可操作软件组件使得计算机以期望的方式配置的一套指令。计算机程序产品可以被直接执行，或可以在处于可运行条件之前要求诸如解码、解压或编辑之类的本地处理。

在前述实施例的具体描述中，提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等等，表示描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例不必须包括该特定的特征、结构或特性。而且，此类短语并不必指同一个实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，主张在本领域技术人员的知识范围内，无论是否清晰地描述，也可结合其他实施例实现此类特征、结构或特性。

虽然上文已经参看特定实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员显而易见的是，在所附权利要求书的精神和范围以内存在修改。

Claims (11)

1.一种数据库管理系统，包括：

第一数据存储结构，用于为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，所述无序时间戳数据元素指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；

第二数据存储结构，用于存储以下信息并在其间映射：

识别设备的设备标识符，

识别设备相关条件的条件标识符，以及

识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳，

其中，每当数据集中的一个数据集的新数据元素被存储到第一数据存储结构中时，数据存储管理系统可被操作来更新第二数据存储结构，其中所述新数据元素指示与所述一个数据集的暂时在前数据元素所指示的状态不同的状态；以及

数据访问单元，用于响应于接收到关于特定时间周期和至少一个设备的至少一个设备相关条件的数据的请求，使用第二数据存储结构来识别所述至少一个设备相关条件在该特定时间周期内何时发生一个或多个状态变化。

2.根据权利要求1所述的数据库管理系统，其中，在第二数据存储结构中，至少一些时间戳被关联为对，这些对包括指示从第一状态到第二状态的变化的第一时间戳和从第二状态到第一状态的变化的第二时间戳。

3.根据权利要求1或2所述的数据库管理系统，其中，更新包括修改已存储的时间戳或增加新的时间戳。

4.根据权利要求1或2所述的数据库管理系统，其中，所述新数据元素指示的状态与当前没有存储条件标识符的设备相关条件相对应，数据库管理系统可被操作来将新的条件标识符增加到第二数据存储结构中。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的数据库管理系统，其中，数据库管理系统包括关系数据库管理系统，其中第一数据存储结构包括关系数据存储结构。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的数据库管理系统，其中，所述请求包括结构化查询语言（SQL）请求。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的数据库管理系统，其中，数据库管理系统可被操作来经由网络接口从网络上的所述多个设备接收新数据元素。

8.一种访问数据库管理系统中的数据的方法，所述方法包括：

在第一数据存储结构中，为多个设备中的每一个设备存储一个或多个数据集，每个数据集包括无序时间戳数据元素，所述无序时间戳数据元素指示在不同时间点的特定设备相关条件的状态；

在第二数据存储结构中，存储以下信息并在其间映射：识别设备的设备标识符、识别设备相关条件的条件标识符、以及识别给定数据集的两个暂时连续的数据元素何时指示不同状态的时间戳；

接收指示一个特定设备相关条件的状态的新数据元素；

在第一数据存储结构中存储所述新数据元素；

确定由所述新数据元素指示的状态是否与由存储在第一数据存储结构中的暂时在前数据元素所指示的状态不同；以及，

如果确定是肯定的，则更新时间戳。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，更新包括修改存储的时间戳或增加新的时间戳。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，由所述新数据元素指示的状态与当前没有存储条件标识符的设备相关条件相对应，所述方法进一步包括将新的条件标识符增加到第二数据存储结构中。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，进一步包括：响应于接收到关于特定时间周期和至少一个设备的至少一个设备相关条件的数据的请求，使用第二数据存储结构来识别所述至少一个设备相关条件在特定时间周期内发生的状态变化。

Images