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随着无线通讯技术和移动设备的发展,随时随地的信息数据存取成为可能。然而,要想在无线移动环境下真正实现这种无处不在的信息访问并非简单之事。移动无线环境下的种种限制,包括有限带宽、低能耗、不稳定性、以及客户能力限制等,都成为实现无线移动应用的障碍。从而,高效的信息数据管理和信息访问技术对于无线环境下的数据存取访问将十分重要。
数据缓存对于传统网络环境下的数据访问和信息分发起了巨大的作用,在无线移动网络中,它同样也将起到更加至关重要的作用。通过将“热点”信息缓存于不同的节点,移动用户可以仅通过访问周围最近的缓存节点获得服务而省去了访问源信息节点的消耗。通过数据缓存,用户的反应时间和服务延迟可以大大降低,同时节省了网络通信开销和移动设备的电源消耗,并提高信息的可用性。
本论文的工作主要针对移动无线环境下的数据缓存进行了深入的研究。我们首先介绍移动计算环境的背景和相关内容,论述移动网络中数据信息发送机制。同时分析了移动环境下,数据缓存技术必须考虑的一些主要问题,如数据一致性、缓存接入控制、以及数据替换等。
然后,我们主要针对缓存数据一致性的问题。现存的所有缓存一致性保证策略都具有它们自身的设计目标和应用场景。没有一种统一框架能够对现存的所有策略进行系统的分析和评价。本文提出了一种三维的分析设计框架,其包含了一致性检测策略的主要特征,有助于对缓存一致性策略进行设计和比较。同时,基于此框架,我们提出了一种基于转发节点的缓存一致性保证策略(RPCC),通过选择适当的中间节点进行信息的转发,实现了双重分层缓存覆盖,提高系统效率。
我们还对缓存的接入控制进行了研究。我们分析了三种基本盼基于阈值的接入控制策略并指出了它们各自的缺陷。同时提出了一种新的基于分层阈值的缓存接入控制策略(LTCAC)。LTCAC考虑了数据缓存中不同数据的优先级对系统的影响。通过一系列的理论分析和试验仿真模拟,我们对四种接入控制策略进行了全面的性能分析。
本文的贡献主要有以下四点:
1.设计了一个三维框架有助于对缓存一致性策略的比较、分析和设计;
2.提出了一种适用于多跳移动网络的通用高效的缓存一致性维护策略RPCC;
3.提出了一种灵活的缓存接入控制策略LTCAC;
4.对基于阈值的缓存接入控制策略进行了全面详尽的性能分析和比较.