移動終端操作系統(tǒng)磁盤檢索系統(tǒng)研究

王佩光　汪鵬　范葉平

摘 要：隨著移動智能終端操作系統(tǒng)的發(fā)展越來越迅速，硬盤容量在不斷的擴充，存儲的信息量越來越大。操作系統(tǒng)想要搜索相應(yīng)的文件并將其歸類的效率越來越低。通常搜索的時間過長，卻無法滿足客戶所要的結(jié)果。因此，我們開發(fā)出一種高效，快捷的磁盤搜索系統(tǒng)，能夠更好的滿足用戶在本地硬盤搜索方面的需求，并提出本移動終端操作系統(tǒng)的磁盤檢索框架及流程。

關(guān)鍵詞：智能終端；操作系統(tǒng)；磁盤檢索

一、緒論

現(xiàn)階段，以手機為代表的移動智能終端[ 1 ]技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品得到大量普及，移動終端通過互聯(lián)網(wǎng)便可以獲取信息。移動終端的處理能力和存儲容量越來越高，支持的業(yè)務(wù)種類和數(shù)據(jù)類型也在不斷的增多，移動終端正在逐漸的成為用戶最重要的數(shù)據(jù)倉庫。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動終端的數(shù)據(jù)種類和數(shù)量將得到進一步的增加，處理難度也將提高。而人們對移動終端的要求也越來越高，更多的關(guān)注的是終端在速度上帶來的新的體驗。

因此，如何針對移動終端自身的特點，根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)獲取需求，快速的檢索到存儲在移動終端上的用戶所需的數(shù)據(jù)，成為一個迫切需要解決的問題。自主研發(fā)的國家電網(wǎng)公司移動終端操作系統(tǒng)在磁盤檢索模塊使用了全新設(shè)計方法。首先，分析了磁盤的基本構(gòu)造[ 2 ]，其次，提出本磁盤檢索系統(tǒng)所使用的檢索方法。最后，設(shè)計出本磁盤檢索的框架及流程。

二、磁盤檢索方法分析

（一）磁盤的構(gòu)造

移動終端存儲設(shè)備由內(nèi)存儲器和外存儲器組成，外存儲器即一種直接存儲磁盤設(shè)備[ 3 ]。磁盤類似于一個扁平的圓盤，盤面上有許多磁道，用來存儲數(shù)據(jù)?？梢允菃纹部梢允嵌嗥M成的磁組，盤組中除最頂端和最底端外，全部用來存儲信息。當磁盤驅(qū)動器執(zhí)行讀/寫功能時，盤片繞主軸高速旋轉(zhuǎn)，磁道在讀/寫頭（又叫磁頭） 下通過時，就可以進行讀/寫數(shù)據(jù)。

讀/寫存儲在磁盤上的某一指定數(shù)據(jù)需要的3個步驟：

1）首先是定位或查找所需要的柱面，即根據(jù)柱面號使磁頭移動到相應(yīng)的柱面上；

2）所有雙向的磁頭都定位到了不同盤面的磁道上，需要根據(jù)盤面號確定相應(yīng)磁道；

3）確定盤面后，轉(zhuǎn)動并將存有數(shù)據(jù)的塊號的磁道段移動到磁頭下，開始讀/寫操作。

訪問磁盤某一信息所需時間由3部分組成：查找時間（Ts）、等待時間（Ti）及傳輸時間（Tt）。磁盤以盤塊（block）為基本單位進行數(shù)據(jù)的讀取操作[ 4 ]，位于同一盤塊中的所有數(shù)據(jù)都能被一次性全部讀取出來。在磁盤檢索過程中，花費時間最長的是Ts。所以，進行大規(guī)模數(shù)據(jù)操作時，大量數(shù)據(jù)存儲在磁盤中，進行讀取/寫入塊中具體數(shù)據(jù)時，需要定位到磁盤中的某塊，因此合理高效的磁盤檢索方法能夠快速地查找磁盤中的數(shù)據(jù)，現(xiàn)針對本系統(tǒng)所采用的Tracker-miner方法進行研究分析。

（二）基于Tracker-miner的搜索

國網(wǎng)移動終端操作系統(tǒng)中使用一種基于桌面語義學的搜索方法[ 5 ]，Tracker是一個搜索引擎，一種搜索工具，也是一種元數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。它能搜索文件的內(nèi)容和元數(shù)據(jù)，其中關(guān)于NEPOMUK的桌面語義學能夠很好的實現(xiàn)搜索的功能。NEPOMUK項目的目標是將個人桌面擴展為可協(xié)作桌面，從而改進在線協(xié)作技術(shù)和個人數(shù)據(jù)管理，增強人們對于提高和組織信息的能力。NEPOMUK是桌面下訪問語義學數(shù)據(jù)的函數(shù)庫，是一個數(shù)據(jù)的提供方，它并不處理數(shù)據(jù)，而是通過Strigi來實現(xiàn)對文件的簡單處理，從而能提取出文件的元數(shù)據(jù)。

語義搜索主要的應(yīng)用場景有三種：

1）基于文件的內(nèi)容查找文件；

2）基于存儲獲取最簡單的對象來查找文件，例如歌曲評分、標簽等；

3）基于存儲和通過簡單關(guān)系來查找文件，例如某某用戶的圖片等。

Tracker主要通過應(yīng)用與Tracker-store建立聯(lián)系并向其詢問信息，而Tracker-miner-fs結(jié)構(gòu)則主要實現(xiàn)對信息的爬找功能，搜索外部信息的元數(shù)據(jù)進行分析并分類，并且當數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，也會記錄之前的信息所屬的關(guān)系，并獲取通知實現(xiàn)重新查找的功能。圖1所示為Tracker的工作原理示意圖。

三、磁盤搜索的設(shè)計

（一）移動終端的特點及搜索需求

移動終端在硬件、操作系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用方面都有其特有的特點。硬件主要是CPU、內(nèi)存、屏幕等。目前，移動終端的運算處理能力相對較低。對于搜索引擎而言，分詞、索引的建立、更新以及遍歷過程對CPU的處理能力要求很高，因此在充分考慮終端自身的處理能力的情況下，選擇運算復(fù)雜度合理的搜索算法，顯得十分重要。操作系統(tǒng)方面，當前主流的操作系統(tǒng)主要有：WindowsCE、Linux、MacOS、Blackberry等，而常見的移動終端操作系統(tǒng)主要是Google推出的以Linux為內(nèi)核的Android操作系統(tǒng)。本文所提操作系統(tǒng)是在Linux基礎(chǔ)上，通過自主研發(fā)的國網(wǎng)移動終端操作系統(tǒng)；業(yè)務(wù)應(yīng)用方面主要集中表現(xiàn)為：通訊、辦公、生活以及娛樂等。

（二）移動終端搜索需求

結(jié)合以上對手機自身的特點的分析，以及可能搜索的用戶場景，對磁盤檢索的功能和性能需求進行了分析，具體如下：

1）響應(yīng)時間：檢索響應(yīng)時間應(yīng)不多于3秒；

2）搜索覆蓋率：針對移動終端，應(yīng)該保證用戶通過關(guān)鍵詞基本上可以搜索到終端上包含該關(guān)鍵詞的所有資源，同時能實現(xiàn)對內(nèi)存和外存的全面檢索；

3）擴展性：支持對搜索對象的類型范圍進行擴展；

4）匹配方式：支持用戶根據(jù)關(guān)鍵詞進行精確匹配以及模糊查詢；

5）結(jié)果排序：支持根據(jù)用戶的搜索使用情況對搜索結(jié)果進行重新排序；

6）搜索結(jié)果的分類展示：能夠?qū)⒎纤阉鳁l件的結(jié)果進行分類展示；

7）搜索結(jié)果進行操作：允許用戶直接查看、使用檢索結(jié)果；

8）索引更新方式：程序能夠根據(jù)被檢索文件的增加、刪除及修改情況，適時更新索引文件，以便于讓用戶盡早檢索到新增加的文件。

（三）檢索架構(gòu)

本系統(tǒng)搜索引擎主要包括文檔格式統(tǒng)一化、分詞、建立索引、解析用戶、檢索關(guān)鍵詞、基于索引根據(jù)用戶關(guān)鍵詞遍歷索引文件、結(jié)果排序以及展示，同時結(jié)合Tracker桌面語義算法實現(xiàn)整個檢索功能。圖2為移動終端操作系統(tǒng)檢索架構(gòu)，包括：適配器模塊、核心模塊、查詢及解析模塊、結(jié)果排序展現(xiàn)模塊以及用戶界面等模塊，同時，引入搜索關(guān)系庫，包含搜索的關(guān)鍵字及關(guān)鍵字所屬的關(guān)系，同時引入文件索引數(shù)據(jù)庫，以便對索引文件進行存儲。

1）核心模塊：對目標格式進行分詞及關(guān)系確立、建立索引以及對索引文件進行搜索。

a.分詞及關(guān)系確立：主要采用基于字符串匹配的分詞方法，確定文件的所屬關(guān)系；

b.建立索引：主要采用建立索引并基于索引進行檢索的方式，并實時更新索引；

c.搜索過程主要是讀取索引文件并遍歷索引的過程。對關(guān)鍵詞的遍歷，以及根據(jù)文件的關(guān)系來搜索信息。

2）適配器模塊：完成各種文件格式向目標格式轉(zhuǎn)化。

針對不同文件格式單獨開發(fā)格式轉(zhuǎn)換模塊，同時保證文件轉(zhuǎn)化模塊輸出接口的一致性。

3）查詢解析模塊：用于解析用戶的查詢邏輯，提取關(guān)鍵詞、獲取相應(yīng)關(guān)系及邏輯運算符等。

4）結(jié)果排序展現(xiàn)模塊：用于將符合條件的結(jié)果加以排序并展示給用戶。

5）用戶界面：接收用戶輸入，展示檢索結(jié)果等。

6）文件索引數(shù)據(jù)庫：用于存儲索引文件。

7）關(guān)鍵詞詞庫、用戶自定義詞庫及關(guān)系庫：提供供分詞使用的關(guān)鍵詞列表，用于存儲用戶自定義的關(guān)鍵詞及相應(yīng)文件間的關(guān)系數(shù)據(jù)。

（四）業(yè)務(wù)流程的介紹

如圖3所示，當用戶需要進行搜索的時，輸入相關(guān)的關(guān)鍵詞，查詢解析模塊會分析查詢關(guān)鍵詞，同時去除與查詢無關(guān)的標點、輔助詞等，然后把解析后的結(jié)果交給分詞模塊，根據(jù)相應(yīng)的邏輯對關(guān)鍵詞進行分詞，并搜索文件相互對應(yīng)的關(guān)系，分詞及關(guān)系確定模塊把分詞和關(guān)系確定的結(jié)果返回給查詢解析模塊，查詢解析模塊把該結(jié)果交給查詢模塊，查詢模塊會查找文件索引數(shù)據(jù)庫，查找關(guān)鍵詞對應(yīng)的文件或記錄，尋找與文件有對應(yīng)的文件，并把查詢的結(jié)果交給結(jié)果展現(xiàn)模塊，結(jié)果展現(xiàn)模塊會對查詢結(jié)果做相應(yīng)的分類、排序等處理，然后把檢索結(jié)果展現(xiàn)給用戶。

四、結(jié)語

本文主要針對目前移動終端在數(shù)據(jù)存儲量日益增長的情況下，在自主研發(fā)的國網(wǎng)移動終端操作系統(tǒng)中，提出基于Tracker-miner的全新磁盤檢索設(shè)計方案，做了詳細的說明，并設(shè)計出相應(yīng)的檢索系統(tǒng)的架構(gòu)，以及檢索流程，實現(xiàn)更快捷、有效的磁盤檢索的功能。

參考文獻：

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[5] H Yufang，G Qian.關(guān)鍵詞：本體，信息檢索KIM[J].

作者簡介：

王佩光（1977-），男，本科，副總工程師，主要從事電力行業(yè)基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)和信息安全咨詢、方案設(shè)計等工作，國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團安徽繼遠軟件有限公司；

汪鵬（1990-），男，碩士研究生，軟件研發(fā)工程師，主要從事國產(chǎn)操作系統(tǒng)項目的開發(fā)工作，國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團安徽繼遠軟件有限公司；

范葉平（1979-），男，本科，高級架構(gòu)師，主要從事信息管理、信息集成、數(shù)據(jù)集成類項目咨詢、方案設(shè)計、研發(fā)管理工作，安徽繼遠軟件有限公司。