人类已经进入信息社会，对各种各样信息的需求与日俱增。移动计算环境为人们随时随地访问信息提供了可能，是未来计算环境中重要的组成部分。随着移动设备的普及以及移动基础设施的迅速发展，移动计算环境日益成熟。但是由于设备的资源有限性、移动性以及网络资源的有限性、多样性，移动环境下的数据访问也面临着问题和挑战。 传统客户—服务器数据库的查询—传送结构，完全依赖服务方的处理，因此不适用于带宽低、费用高、可靠性差的无线移动网络环境。客户方设置缓存可以为移动环境下保证数据访问的性能提供途径。但以往的缓存研究多基于传统环境，即假设固定主机和有线网络连接，而且支持关联访问的数据库客户缓存研究也还很初步。因此，通过客户缓存的研究，提高移动环境下数据库关联查询访问的性能便是本文的研究目标。 本文提出了一个基于语义缓存的移动客户缓存机制。缓存根据客户查询动态实现，内容由以往查询结果组成，并通过对应于查询描述的缓存描述项组织。缓存维护数据的二级所有权。查询根据缓存项描述判断缓存命中，对于缓存只能部分满足的查询进行查询裁剪，将裁剪后的查询交给服务方处理。通过该缓存机制可以支持数据库关联访问，减少网络开销，加快响应时间，从而提高系统整体性能和断接下的数据可用性。基于该缓存机制，本文就缓存替换策略、缓存一致性维护策略和基于缓存的查询处理这几个关键技术对移动客户缓存进行了深入的研究。 本文首先给出能支持移动客户缓存的客户—服务器数据库混合结构；随后详细讨论了缓存机制的基本思想，可缓存查询，缓存的内容和组织，以及缓存项的合并策略；并给出缓存系统的结构组成以及各构件的功能。 由于客户语义缓存的粒度及基于缓存的查询处理与传统以页或元组对象为粒度的缓存不同，因此本文提出语义缓存最小权值项LWI替换策略。该策略以缓存项投影属性的访问频率、属性上满足缓存项条件的数据被访问概率、以及缓存项的最近被访问的时间确定权值，替换权值最低的项。模拟测试表明，在客户语义缓存中，该策略具有比传统LRU和LFU策略更好的性能。 缓存一致性维护是缓存研究的重要内容。本文在定性和定量地分析了几种经典策略的基础上，针对移动环境网络多样性的特点，提出了移动客户缓存一致性维护策略CCPMD。该策略在不同网络连接下分别采用更适合的作法，同时考虑了不同连接及断接状态间转换这些特殊情况，并对缓存项视图渐进维护。由于维护缓存严格一致的开销高而移动环境的资源有限，本文还讨论了缓存的弱一致性维护。当客户要求偏差严格限制在一定范围时，给出客户给定可容忍偏差限定条件的方法；当客户非严格要求偏差范围时，给出基于有效期的缓存弱一致性维护策略国防科学技术大学研究生院学位论文CCPTV。 查询在客户语义缓存中的命中判断包括对缓存项与查询描述之间匹配与可导出的判断。本文在给出匹配和导出的定义及判断定理后，针对移动环境的强、弱连接下不同的网络特征和优化目标，分别提出相应的判断算法以及查询处理算法SCQP和wCQP。通过这些算法，关联查询便可以得到客户缓存的更为有效的支持。 为测试上述研究成果的性能，我们对缓存系统进行了模型模拟和性能分析。本文给出相应的模拟模型系统以及工作负载的描述，把基于本文提出的强、弱连接下查询处理、替换和一致性维护策略的缓存的数据库系统与标准客户一服务器数据库系统、基于传统缓存的数据库系统进行比较，试验测试了在不同网络连接，不同工作负载，不同缓存大小下各个系统的性能。模拟试验的结果表明，本文提出的客户缓存系统确实能有效提高移动环境下数据库查询处理的性能。 在断接下，客户处于没有网络连接的状态，只能访问本地缓存的数据。本文提出断接下基于缓存的查询处理算法QP工D，该算法不同于有网络连接下查询与单个缓存项命中的处理，而是通过缓存中的多个相关缓存项一起满足查询，更充分地利用缓存，为客户提供了更好的数据访问支持。试验结果表明，该查询处理算法比有网络连接时的查询处理算法可以从缓存中获得更多的等价查询结果。 本文最后总结全文，并指出了下一步的研究工作。 本文在数据库语义缓存方面进行了深入系统的研究，其研究成果对通过客户缓存，提高移动环境下的数据访问性能有着理论和实践上的重要意义，在未来的各种移动数据访问应用，如移动商务、未来数字战场等都有很好的实用价值。