移动客户端缓存机制分析及应用研究.docx
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移动客户端缓存机制分析及应用研究
摘要
I
G/S
模式下移动客户端缓存机制分析及应用研究
作者简介：
史宏宇，性别，女，1986年12月生，师从成都理工大学苗放教
授，2012年6月毕业于成都理工大学计算机软件与理论专业，获得工学硕士学
位。
摘
要
一直以来，客户端缓存技术是计算机科学中的经典技术之一，对缓存机制的
分析研究是有效提高数据利用效率和提高系统性能的重要手段。
随着互联网技术
及无线通信技术的飞速发展，智能移动终端的使用也越来越普及，而由于移动终
端本身特有的供电时间有限、移动性、网络条件不稳定及处理能力有限等特点，
使得传统的客户端缓存机制无法直接应用于移动终端。
本文在对移动终端数据特
点及已有缓存机制进行研究的基础之上，按照G/S模式“以数据为核心，以标识
为主线”的理念，针对移动客户端缓存所特有的问题，结合空间信息具有明显的
地理特征和位置相关性的特征，在缓存数据调度机制、缓存管理机制中根据地理
位置特征和其他相关性等方面进行性能优化；定义数据缓存标记语言DCML，
并创建管理缓存文件的元数据库，按照统一标准对缓存数据进行管理；建立移动
终端用户行为特征库统计用户地理位置和行为特征信息，通过统计分析，定义缓
存文件优先级并进行动态维护，为缓存文件的调度和置换提供合理依据；设计一
套应用于移动终端的存储访问模型和基于地理位置的缓存预测模型，按照缓存文
件的优先级做到空间信息数据精确预测预缓存和合理调度，在移动客户端实现大
规模空间信息的高效聚合服务，解决空间信息网络服务模式大众化应用问题。
建立在对以上内容的研究的基础之上，本文取得的主要成果包括：
（1）设计实现了一种基于地理位置信息的空间信息缓存模型，结合空间信
息的明显的地理位置特征和位置相关性的特征，对缓存数据按照统一标准进行管
理和调度，实现数据的精确预缓存和高效访问，显著提高缓存命中率。
（2）优化了移动客户端的本地数据的管理机制，设计了数据缓存标记语言
DCML作为数据交换的统一标准，并建立管理缓存文件的元数据库，对缓存文
件进行标准化存储，实现在有限空间内数据的高效管理与调度应用，并基于
DCML设计实现了跨平台的移动终端极端数据同步共享机制，能够充分利用移
动终端近场传输的优势，在一定程度上解决了在自然灾害等重大灾害发生时的极
端网络条件下数据匮乏的问题。
（3）设计了运行于客户端的用户行为特征库，统计使用者的地理位置和行成都理工大学硕士学位论文
II
为习惯信息，并对信息库内的信息进行分析统计，计算缓存文件基于多维特征的
缓存优先级并进行动态维护，并通过动态适应策略模拟用户的行为习惯，提供精
确的预测信息，为预测预缓存信息提供依据。
（4）设计通过测试和实验验证了上述方法的有效性和可行性，并通过测试
得到有效的数据结果支持。
针对以上成果，本文的创新点主要有以下几点：
（1）提出了一种数据缓存标记语言DCML。
通过对移动终端空间信息数
据特点的研究，设计了数据缓存标记语言DCML作为数据交换的统一标准，并
基于DCML设计缓存管理元数据库，通过对元数据的操作，实现对多源异构缓
存数据的统一组织和管理。
（2）提出了一种以用户行为特征为基础的多维特征缓存同步更新模型。
通
过对用户地理位置和典型行为特征的统计，设计了可动态维护的用户行为特征
库，设计多维特征的缓存优先级算法对缓存文件进行优先级管理，并针对文件优
先级设计缓存置换方式，并通过用户行为特征库不断的动态更新达到精确预缓存
的目的。
（3）提出了一种基于统一数据交换标准DCML的短距离传输机制。
针对
在极端网络条件下数据匮乏的问题，利用移动终端短距离通信技术的优势，设计
了一种跨终端缓存共享机制，通过统一的数据交换标准DCML，实现缓存数据
的跨终端共享。
关键词：
空间信息数据缓存标记语言缓存管理地理位置优先级
ABSTRACT
III
THECACHEMECHANISMANALYSISANDAPPLIEDRESEARCHABOUTTHE
MOBILECLIENT-SIDEBASEDONG/SMODE
INTRODUCTIONOFTHEAUTHOR:
SHIHONGYU,FEMALE,WASBORNINDECEMBER,1986
WHOSETUTORWASPROFESSORMIAOFANG.HEGRADUATEDFROMCHENGDUUNIVERSITYOF
TECHNOLOGYINCOMPUTERSOFTWAREANDTHEORYOFAPROFESSIONALMAJORANDWASGRANTED
THEMASTERDEGREEINJUNE,2012.
ABSTRACT
FORALONGTIME,THECLIENTCACHEISONEOFTHECLASSICTECHNOLOGIESINCOMPUTER
SCIENCEANALYSISOFTHECACHINGMECHANISMISEFFECTIVEINIMPROVINGTHEEFFICIENCYOF
DATAUTILIZATIONANDANIMPORTANTMEANSTOIMPROVESYSTEMPERFORMANCE.WITHTHE
RAPIDDEVELOPMENTOFINTERNETTECHNOLOGYANDWIRELESSCOMMUNICATIONTECHNOLOGY,
THEUSEOFINTELLIGENTMOBILETERMINALSISALSOBECOMINGINCREASINGLYPOPULAR,DUETO
THEIRUNIQUESUPPLYTIMEOFTHEMOBILETERMINALISLIMITED,MOBILITY,UNSTABLENETWORK
CONDITIONSANDLIMITEDPROCESSINGCAPACITY,MAKINGTRADITIONALCLIENT-SIDECACHING
MECHANISMCANNOTBEDIRECTLYAPPLIEDTOTHEMOBILETERMINAL.THISPAPERMADEA
THOROUGHRESEARCHONTHEDATACHARACTERISTICSOFTHEMOBILETERMINALANDTHEEXISTING
CACHINGMECHANISM,ANDFLLOWTHEPHILOSOPHYTHAT"DATA-CENTRICANDWITHTHEMAIN
CLUEOFIDENTIFIER"OFG/SMODE.DUETOTHEPROBLEMSPECULIARTOTHEMOBILECLIENT
CACHE,COMBINEDWITHTHESPATIALINFORMATIONHASOBVIOUSGEOGRAPHICALFEATURESAND
LOCATIONOFFEATURES,WESTUDYPERFORMANCEOPTIMIZATIONINTHECACHEDATASCHEDULING
MECHANISMANDBUFFERMANAGEMENTMECHANISMBASEDONTHATMENTIONEDABOVE.WE
DEFINEDTHEDATACACHEMARKUPLANGUAGE（DCML）,ANDCREATEMANAGEMENTCACHE
FILEDATABASETOMANAGETHECACHEDDATAINACCORDANCEWITHUNIFORMSTANDARDS.
BESIDES,WEBUILDTHECHARACTERISTICSOFINFORMATIONTOESTABLISHTHELOCATIONAND
BEHAVIOROFTHEMOBILEEND-USERBEHAVIORCHARACTERISTICSOFLIBRARYUSERSOFSTATISTICS,
THROUGHSTATISTICALANALYSIS,DEFINETHEPRIORITYOFTHECACHEFILESANDDYNAMIC
MAINTENANCESCHEDULINGANDREPLACEMENTOFTHECACHEFILETOPROVIDEAREASONABLE
BASIS.WEALSODESIGNASTORAGEACCESSMODELANDLOCATION-BASEDCACHEPREDICTION
MODELAPPLIEDTOTHEMOBILETERMINAL.INACCORDANCEWITHTHEPRIORITYOFTHECACHE
FILESTOACCURATELYPREDICTPRE-CACHEANDRATIONALMANAGEMENTTOTHESPATIAL
INFORMATIONDATA.ANDEFFICIENTLARGE-SCALESPATIALINFORMATIONAGGREGATIONSERVICEIN
MOBILECLIENTADDRESSSPACEINFORMATIONNETWORKSERVICEMODELPOPULARAPPLICATION成都理工大学硕士学位论文
IV
PROBLEMS.
BASEDONTHERESEARCHMENTIONEDABOVE,THEPRIMARYACHIEVEMENTSINTHIS
PAPERWERE：
（1）INTHISPAPER，WEDESIGNEDASPATIALINFORMATIONCACHEMODELBASEDONTHE
GEO-LOCATIONINFORMATION.ACCORDINGTOTHEGEO-LOCATIONANDLOCATIONCORRELATION
FEATURESOFSPATIALINFORMATION,THECACHEWASMANAGEDANDSCHEDULEDINTHECERTAIN
STANDARDS.SO,THEDATACANBEPRELOADCACHEDPRECISELYANDACCESSEDEFFCIENTLY.
（2）INTHISPAPER,THEMANAGEMENTMECHANISMOFTHEMOBILECLIENTFORTHELOCAL
DATAGOTOPTIMIZED,THEDATACACHEMARKUPLANGUAGE（DCML）FORTHEPURPOSEOF
BEINGTHEUNIQUEDATATRANSFORMINGSTANDARDGOTDESIGNED,ANDTHEMETADATABASEFOR
MANAGINGTHECACHEGOTESTABLISHED.THECACHEGOTSTOREDUNDERTHESTANDARD,
MANAGEDANDSCHEDULEDINALIMITESTORAGESPACE.ANDTHESYNCANDSHAREMECHANISM
OFEXTREMEDATAONTHEMOBILECLIENTGOTDESIGNEDBASEDONDCML;ITCANUSETHE
ADVANTAGEOFNEARFIELDTRANEMISSON.SO,THELACKOFDATAINTHEEXTREMENET
ENVIRONMENTWHENTHENATURALDISASTERSHAPPENCANBESOLVEDINACERTAINEXTENT.
（3）INTHISPAPER,THEUSERBEHAVIOURFEATURELIBRARYFORTHECLIENTGOTDESIGNED,THE
GEO-LOCATIONANDBEHAVIORINFORMATIONSOFUSERSGOTCOUNTED,ANDTHEINFORMATIONSIN
THELIBRARYGOTANALYSED.MEANWHILE,THECACHEPRIORITYBASEDONTHEMULTI-FEATURESGOT
COMPUTEDANDMAINTAINEDDYNAMICALLY,THEDYNAMICADAPTIVESTRATEGIESIMITATEDTHE
BEHAVIORALHABITOFUSERS.SO,ITCANPROVIDEPREDICTIONFORTHEPRELOADCACHE.
（4）INTHISPAPER,THERESEARCHTESTEDTHEEFFICIENCYANDFEASIBILITYOFTHEMETHOD
ABOVE,ANDGOTSOMETESTINGRESULTSFORSUPPORTING.
THEMAININNOVATIONSOFTHISPAPERAREFOLLOWING:
（1）WEPROPOSEDANDDESIGNEDADATACACHEMARKUPLANGUAGEDCML.THROUGH
STUDIEDONTHECHARACTERISTICSOFSPACEINFORMATIONDATAOFTHEMOBILETERMINAL,WE
DESIGNTHEDATACACHEMARKUPLANGUAGE（DCML）ASAUNIFIEDDATAEXCHANGESTANDARD,
ANDDESIGNCACHEMANAGEMENTMETABASEBASEDONTHETHEDCML.BYOPERATINGON
METADATA,WECANUNIFIEDORGANIZATEANDMANAGEHETEROGENEOUSCACHEDATAFROM
MULTIPLESOURCES.
（2）WEPROPOSEDANDDESIGNEDTHEMULTI-DIMENSIONALCHARACTERISTICSOFCACHE
SYNCHRONIZATIONTOUPDATETHEMODELBASEDONUSERBEHAVIORCHARACTERISTICS.WE
PROPOSEDANDDESIGNEDTHEMULTI-DIMENSIONALCHARACTERISTICSOFCACHESYNCHRONIZATION
TOUPDATETHEMODELBASEDONUSERBEHAVIORCHARACTERISTICS.BYSTATISTICINGONUSER
LOCATIONANDTYPICALBEHAVIORALCHARACTERISTICS,WEDESIGNDATABASEABOUTUSER
BEHAVIORCHARACTERISTICSTHATCANBEDYNAMICALLYMAINTAINED,ANDDESIGNAABSTRACT
V
MULTI-DIMENSIONALPRIORITYALGORITHMTOMANAGECACHEFILES.BESIDES,WECANDOTHE
ACHEREPLACEMENTFORTHEFILEPRIORITYANDTHROUGHUSERBEHAVIORCHARACTERISTICSOFTHE
LIBRARYCONSTANTLYUPDATEDDYNAMICALLYTOACHIEVETHEPURPOSEOFACCURATEPRE-CACHE.
（3）THISPAPERPRESENTSASHORTDISTANCETRANSMISSIONMECHANISMBASEDONUNIFIED
DATAEXCHANGESTANDARDDCML.INTHEEXTREMECONDITIONOFNETWORKDATASCARCITY
PROBLEM,ACROSSTERMINALBUFFERSHARINGMECHANISMHASDESIGNEDBYUSINGSHORT
DISTANCECOMMUNICATIONTECHNOLOGYADVANTAGESOFMOBILETERMINAL,WHICHREALIZETHE
CACHEDATAACROSSTERMINALSSHARETHROUGHAUNIFIEDDATAEXCHANGESTANDARDDCML.
KEYWORDS:
SPATIALINFORMATIONDATACACHEMARKUPLANGUAGECACHE
MANAGEMENTLOCATIONPRIORITY目录
I
目
录
摘
要.......................................................................................................................I
ABSTRACT..................................................................................................................III
第
1
章
引
言.......................................................................................................1
1.1
课题来源.............................................................................................................1
1.2
选题的目的和意义.............................................................................................1
1.2.1选题目的..................................................................................................1
1.2.2选题意义..................................................................................................1
1.3
国内外研究现状及不足之处..............................................................................2
1.4
本文研究内容及技术路线..................................................................................3
1.4.1研究内容..................................................................................................3
1.4.2技术路线..................................................................................................4
1.5
论文取得的主要研究成果.................................................................................5
1.6
论文创新点.........................................................................................................6
1.7
论文组织结构....................................................................................................6
2.1
移动环境下的空间信息网络访问模式
---G/S
模式...........................................8
2.1.1G/S模式的概述........................................................................................8
2.1.2G/S模式的特点及优势.............................................................................8
2.2G/S
模式下的空间数据交换标准
HGML.........................................................9
2.3
移动计算环境下的缓存管理技术研究............................................................10
第
3
章
移动客户端数据特点研究及数据缓存标记语言
DCML
设计...............12
3.1
移动客户端特点研究.......................................................................................12
3.1.1移动计算环境研究..............
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