ORM中间层基于缓存的性能与可靠性保证技术研究

摘要

对象关系映射（Object Relational Mapping，ORM）是一种能完成对象模型和关系模型转换的技术，通过该技术一方面可以实现数据源中的关系数据进入对象领域，以对象的面貌出现，供上层应用使用；另一方面是实现对象的持久化，也就是程序设计环境中对象的存储和重构。ORM技术的使用很大程度上简化了程序的编写工作，提高了系统的可维护性、可扩展性和可重用性。基于ORM技术当前应用的现状和需求，从优化系统结构角度出发，本文提出了采用缓存技术来提升系统性能和可靠性的研究思路。 本文通过对各缓存技术综合比较，选用了在ORM中间层使用存储粒度灵活、能充分利用存储空间、具有自推理能力的语义缓存技术。首先通过对缓存替换策略的研究，形式化地描述了语义缓存，定义语义相似性的度量尺度，提出并实现了基于语义相似性的查询替换策略。该策略通过分析缓存项与查询项在关系、条件及查询属性三个方面的相关性，然后结合数据访问频率将相似性最小的缓存项予以淘汰。由于是基于查询序列的先后关系，有选择性的保留与查询具有继承、关联等关系的缓存项，因而能够得到更高的查询命中率及更短的查询响应时间。 在通过缓存提升系统性能的基础上，为保证系统的可靠性，设计并实现了一种由中间层发起的粒度自适应一致性维护策略。该策略结合语义缓存特点，首先通过合并语义缓存项尽量减少缓存项的数目和数据冗余，并根据数据更新频率的大小，将基本不变的数据部分采用TTL策略思想，而经常改变的数据则采用按需请求方式来分别进行一致性维护，缓存中更新数据的粒度会随着需求的变化而变化，同时在数据库数据更新的前提下，保持缓存数据与其一致。该策略能有效减少网络数据传输的开销，降低网络负载，并保证数据的有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1对象关系映射技术由来及研究概况

1.2课题研究的背景、目的及意义

1.3论文的主要研究方向及组织

1.3.1论文的主要研究方向

1.3.2论文的组织

第2章缓存技术综述

2.1缓存技术的发展

2.1.1页缓存

2.1.2元组缓存

2.1.3语义缓存

2.2缓存技术的应用模式

2.2.1客户端数据缓存机制

2.2.2集中式数据缓存机制

2.2.3分布式数据缓存机制

2.2.4中间层数据缓存机制

2.3缓存中的关键技术

2.3.1缓存的替换管理

2.3.2缓存的一致性维护

2.4小结

第3章 ORM中基于语义缓存的查询机制

3.1语义缓存的定义

3.2对象关系映射中语义缓存的组织

3.3对象关系映射中基于语义缓存的查询处理

3.3.1查询与缓存的匹配

3.3.2查询的裁剪

3.3.3查询替换策略

3.3.4基于语义相似性的查询缓存替换策略

3.4替换策略性能测试

3.4.1测试硬件环境介绍

3.4.2测试软件环境介绍与配置

3.4.3命中率与平均响应时问测试

3.4.4结果分析

3.5小结

第4章 ORM中基于语义缓存的数据一致性维护机制

4.1一致性概念

4.2一致性维护策略的多样性

4.2.1客户端轮询策略

4.2.2定期作废策略

4.2.3回调策略

4.2.4按需请求策略

4.2.5定期传送更新策略

4.3基于ORM的粒度自适应一致性维护策略

4.3.1基本思想

4.3.2粒度自适用一致性维护策略描述

4.4一致性维护对比测试

4.4.1平均响应时间与平均数据量测试

4.4.2结果分析

4.5小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文