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基于语义缓存的查询研究与实现

作　者: 孙甜
导　师: 李东
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 语义缓存不完整数据库查询处理查询裁剪
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

在移动计算环境下,由于通信带宽窄,网络断接频繁,客户端能源有限等缺点,给移动环境下的数据访问提出了挑战。因此,在客户端进行数据缓存变得非常必要。语义缓存在移动计算环境中有着非常广阔的应用前景。语义缓存是基于客户查询语义相关建立的一种客户缓存,内容由以往查询的结果及相应的语义描述组成。客户端利用本地缓存的语义信息进行推理,从而确定客户查询是否可在本地被完全解答或部分解答。查询处理是语义缓存的一个关键问题。本文主要研究移动环境下基于客户端语义缓存的查询处理。首先,介绍了研究本课题的基础知识,包括Datalog语言、不完整数据库、语义缓存的相关概念。其次,讨论了查询处理的几种情况,并给出相关定义和判断公式。为了高效地利用缓存回答查询,我们要对可缓存的历史查询进行选择,给出选择条件。基于这样的缓存数据和语义,我们讨论了查询处理的几种情况,包括查询与缓存的精确匹配、包含匹配、相交匹配、不相交匹配等四种匹配情况。其中相交匹配又分为三种情况,分别是水平相交、垂直相交、混合相交。然后,分析了在查询处理中可能的优化。本文提出了一种可以提高本地查询处理效率的查询处理方式,以及目标在于减少不必要通信的查询结果完整性判断。同时,优化中还包括降低计算复杂度的查询裁剪的优化,以及兼顾空间和时间开销的查询结果合并方式。最后,通过对上述问题的研究,设计并实现移动计算环境下客户端语义缓存的查询系统。实验证明,语义缓存策略比不采用缓存机制具有更快的查询响应时间,有效地减少了客户端的网络通信量和服务器的访问次数。加入了查询完整性判断的语义缓存查询处理,能够在语义缓存策略的基础上适当的降低响应时间,减少网络传输数据量和连接服务器次数。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究背景和意义  9-11
  1.2 研究现状  11-12
  1.3 主要工作内容及各章节安排  12-14
第二章基础知识概述  14-25
  2.1 引言  14
  2.2 Datalog 语言  14-18
    2.2.1 Datalog规则的语法  14-15
    2.2.2 安全性  15
    2.2.3 Datalog中的关系运算  15-18
  2.3 不完整数据库（incomplete database）  18-21
    2.3.1 数据源描述  18-19
    2.3.2 局部数据库及查询  19-21
  2.4 语义缓存的机制和分类  21-24
    2.4.1 移动客户缓存机制  21-23
    2.4.2 语义缓存的分类  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章基于语义缓存的查询处理  25-37
  3.1 引言  25
  3.2 语义缓存的组织和内容  25-27
  3.3 查询与语义缓存的匹配  27-31
    3.3.1 精确匹配  27-28
    3.3.2 包含匹配  28-29
    3.3.3 相交匹配  29-30
    3.3.4 不相交匹配  30-31
  3.4 查询从缓存可导出  31-32
  3.5 查询的裁剪  32-36
    3.5.1 水平相交  33-34
    3.5.2 垂直相交  34-35
    3.5.3 混合相交  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章移动环境下语义缓存查询的优化  37-48
  4.1 引言  37
  4.2 查询裁剪的优化  37-41
    4.2.1 合取式的优化  37-38
    4.2.2 探测查询PQ和剩余查询RQ的优化  38-41
  4.3 判定查结果的完整性  41-44
  4.4 查询处理方式  44-46
  4.5 查询结果合并  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第五章语义缓存查询系统的设计与实现  48-57
  5.1 引言  48
  5.2 系统架构及处理流程  48-49
    5.2.1 系统架构  48
    5.2.2 系统处理流程  48-49
  5.3 系统包图和主要类图  49-54
    5.3.1 系统包  49-50
    5.3.2 SQL包类  50-51
    5.3.3 QueryProc包类  51-52
    5.3.4 Predicate包类  52-54
  5.4 系统关键模块  54
  5.5 实验验证  54-56
  5.6 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-60
致谢  60

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