移动环境下基于两级语义缓存的数据管理与查询处理技术研究

摘要

近年来，随着无线通信技术和移动设备的快速发展，移动应用日益普及，移动计算成为新兴的研究领域。由于移动环境的特点，给移动环境下的数据管理带来了新的问题和挑战，同时，人们对访问数据的时间、地点、方式等提出了更多需求。
　　本文研究基于语义缓存的移动数据管理技术，提出基于两级语义缓存的移动数据库系统架构，该架构将移动客户端的数据看作中心数据库的缓存，使用语义缓存技术以内存数据库的形式维护缓存数据，对上层移动应用完全透明。本文的主要工作包括:
　　1)提出基于两级语义缓存的移动数据库系统SemCachedSwiftDB的架构，并制定其设计目标。
　　2)提出基于内存数据库和Flash存储的两级存储模型，该模型可充分利用内存访问速度快和Flash存储空间大的优点，并在此基础上，提出语义缓存管理的方法。
　　3)研究语义缓存的查询处理算法，提出一种基于图的查询处理优化算法，该算法在同等条件下，提高了语义缓存的命中率。并通过多种并行化方式优化探测查询和剩余查询的执行以及查询结果集合并的效率。
　　4)研究语义缓存的替换策略，在传统算法的基础上，提出一种可充分考虑访问频率、更新频率、位置和语义匹配等因素的语义替换策略，该策略能够更好地在移动环境下提高语义缓存的性能。
　　5)在上述工作的基础上，实现了基于两级语义缓存的移动数据库系统SemCachedSwiftDB的原型系统。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 移动数据库技术

1．2．2 移动客户端语义缓存技术

1．2．3 其他相关研究

1．2．4 小结

1．3 研究内容和研究目标

1．4 本文组织结构

第二章 SemCachedSwiftDB的体系结构和关键技术

2．1 SemCachedSwiftDB的设计目标

2．2 SemCachedSwiftDB的体系结构

2．3 SemCachedSwiftDB语义缓存管理关键技术

2．3．1 语义缓存的存储管理

2．3．2 语义缓存的查询处理

2．3．3 语义缓存的替换策略

2．4 本章小结

第三章 SemCachedSwiftDB两级缓存模型

3．1 两级语义缓存模型的优点

3．2 语义缓存的逻辑描述建模

3．3 语义缓存的物理存储

3．4 语义缓存的维护

3．5 本章小结

第四章 SemCachedSwiftDB查询处理技术

4．1 现有查询处理技术分析

4．2 eqTrim查询裁剪算法

4．2．1 层次化的语义索引

4．2．2 查询的匹配与裁剪过程

4．3 基于层次化索引的查询处理

4．4 查询并行执行与查询结果合并

4．5 本章小结

第五章 SemCachedSwiftDB语义缓存替换技术

5．1 典型缓存替换算法分析

5．1．1 基于时间局部性的替换算法

5．1．2 基于替换代价的替换算法

5．1．3 基于位置的替换算法

5．2 SemCachedSwiftDB的语义替换算法

5．2．1 相关概念定义

5．2．2 语义缓存替换算法PCBR的设计目标

5．2．3 语义缓存替换算法PCBR的设计思想

5．2．4 语义缓存替换算法PCBR的算法描述

5．3 本章小结

第六章 SemCachedSwiftDB原型实现与测试

6．1 系统功能说明

6．2 移动客户端的实现

6．2．1 数据库接口的设计

6．2．2 移动客户端的实现

6．3 同步服务器的实现

6．4 模拟测试与分析

6．4．1 实验环境

6．4．2 语义缓存查询处理

6．4．3 语义缓存替换

6．5 本章小结

第七章 总结和展望

7．1 论文主要工作总结

7．2 后续工作展望

致谢

参考文献