王佩光　汪鵬　范葉平

摘 要：隨著移動(dòng)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(kuò)充，存儲(chǔ)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(shí)間過長(zhǎng)，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(dòng)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(jī)為代表的移動(dòng)智能終端[ 1 ]技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品得到大量普及，移動(dòng)終端通過互聯(lián)網(wǎng)便可以獲取信息。移動(dòng)終端的處理能力和存儲(chǔ)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(dòng)終端正在逐漸的成為用戶最重要的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)種類和數(shù)量將得到進(jìn)一步的增加，處理難度也將提高。而人們對(duì)移動(dòng)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(yàn)。

因此，如何針對(duì)移動(dòng)終端自身的特點(diǎn)，根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)獲取需求，快速的檢索到存儲(chǔ)在移動(dòng)終端上的用戶所需的數(shù)據(jù)，成為一個(gè)迫切需要解決的問題。自主研發(fā)的國(guó)家電網(wǎng)公司移動(dòng)終端操作系統(tǒng)在磁盤檢索模塊使用了全新設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)終端存儲(chǔ)設(shè)備由內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器組成，外存儲(chǔ)器即一種直接存儲(chǔ)磁盤設(shè)備[ 3 ]。磁盤類似于一個(gè)扁平的圓盤，盤面上有許多磁道，用來存儲(chǔ)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(chǔ)信息。當(dāng)磁盤驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行讀/寫功能時(shí)，盤片繞主軸高速旋轉(zhuǎn)，磁道在讀/寫頭（又叫磁頭） 下通過時(shí)，就可以進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)。

讀/寫存儲(chǔ)在磁盤上的某一指定數(shù)據(jù)需要的3個(gè)步驟：

1）首先是定位或查找所需要的柱面，即根據(jù)柱面號(hào)使磁頭移動(dòng)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(hào)確定相應(yīng)磁道；

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

訪問磁盤某一信息所需時(shí)間由3部分組成：查找時(shí)間（Ts）、等待時(shí)間（Ti）及傳輸時(shí)間（Tt）。磁盤以盤塊（block）為基本單位進(jìn)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(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的是Ts。所以，進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)操作時(shí)，大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤中，進(jìn)行讀取/寫入塊中具體數(shù)據(jù)時(shí)，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(duì)本系統(tǒng)所采用的Tracker-miner方法進(jìn)行研究分析。

（二）基于Tracker-miner的搜索

國(guó)網(wǎng)移動(dòng)終端操作系統(tǒng)中使用一種基于桌面語(yǔ)義學(xué)的搜索方法[ 5 ]，Tracker是一個(gè)搜索引擎，一種搜索工具，也是一種元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yǔ)義學(xué)能夠很好的實(shí)現(xiàn)搜索的功能。NEPOMUK項(xiàng)目的目標(biāo)是將個(gè)人桌面擴(kuò)展為可協(xié)作桌面，從而改進(jìn)在線協(xié)作技術(shù)和個(gè)人數(shù)據(jù)管理，增強(qiáng)人們對(duì)于提高和組織信息的能力。NEPOMUK是桌面下訪問語(yǔ)義學(xué)數(shù)據(jù)的函數(shù)庫(kù)，是一個(gè)數(shù)據(jù)的提供方，它并不處理數(shù)據(jù)，而是通過Strigi來實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的簡(jiǎn)單處理，從而能提取出文件的元數(shù)據(jù)。

語(yǔ)義搜索主要的應(yīng)用場(chǎng)景有三種：

1）基于文件的內(nèi)容查找文件；

2）基于存儲(chǔ)獲取最簡(jiǎn)單的對(duì)象來查找文件，例如歌曲評(píng)分、標(biāo)簽等；

3）基于存儲(chǔ)和通過簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)信息的爬找功能，搜索外部信息的元數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并分類，并且當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，也會(huì)記錄之前的信息所屬的關(guān)系，并獲取通知實(shí)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(jì)

（一）移動(dòng)終端的特點(diǎn)及搜索需求

移動(dòng)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(diǎn)。硬件主要是CPU、內(nèi)存、屏幕等。目前，移動(dòng)終端的運(yùn)算處理能力相對(duì)較低。對(duì)于搜索引擎而言，分詞、索引的建立、更新以及遍歷過程對(duì)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(yùn)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(dāng)前主流的操作系統(tǒng)主要有：WindowsCE、Linux、MacOS、Blackberry等，而常見的移動(dòng)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(guó)網(wǎng)移動(dòng)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(dòng)終端搜索需求

結(jié)合以上對(duì)手機(jī)自身的特點(diǎn)的分析，以及可能搜索的用戶場(chǎng)景，對(duì)磁盤檢索的功能和性能需求進(jìn)行了分析，具體如下：

1）響應(yīng)時(shí)間：檢索響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不多于3秒；

2）搜索覆蓋率：針對(duì)移動(dòng)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(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存和外存的全面檢索；

3）擴(kuò)展性：支持對(duì)搜索對(duì)象的類型范圍進(jìn)行擴(kuò)展；

4）匹配方式：支持用戶根據(jù)關(guān)鍵詞進(jìn)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(duì)搜索結(jié)果進(jìn)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(jìn)行分類展示；

7）搜索結(jié)果進(jìn)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(shí)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(shí)結(jié)合Tracker桌面語(yǔ)義算法實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢索功能。圖2為移動(dòng)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(shí)，引入搜索關(guān)系庫(kù)，包含搜索的關(guān)鍵字及關(guān)鍵字所屬的關(guān)系，同時(shí)引入文件索引數(shù)據(jù)庫(kù)，以便對(duì)索引文件進(jìn)行存儲(chǔ)。

1）核心模塊：對(duì)目標(biāo)格式進(jìn)行分詞及關(guān)系確立、建立索引以及對(duì)索引文件進(jìn)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(jìn)行檢索的方式，并實(shí)時(shí)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(duì)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(biāo)格式轉(zhuǎn)化。

針對(duì)不同文件格式單獨(dú)開發(fā)格式轉(zhuǎn)換模塊，同時(shí)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(yùn)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(kù)：用于存儲(chǔ)索引文件。

7）關(guān)鍵詞詞庫(kù)、用戶自定義詞庫(kù)及關(guān)系庫(kù)：提供供分詞使用的關(guān)鍵詞列表，用于存儲(chǔ)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(dāng)用戶需要進(jìn)行搜索的時(shí)，輸入相關(guān)的關(guān)鍵詞，查詢解析模塊會(huì)分析查詢關(guān)鍵詞，同時(shí)去除與查詢無關(guān)的標(biāo)點(diǎn)、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(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行分詞，并搜索文件相互對(duì)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(huì)查找文件索引數(shù)據(jù)庫(kù)，查找關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的文件或記錄，尋找與文件有對(duì)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(huì)對(duì)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(yǔ)

本文主要針對(duì)目前移動(dòng)終端在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量日益增長(zhǎng)的情況下，在自主研發(fā)的國(guó)網(wǎng)移動(dòng)終端操作系統(tǒng)中，提出基于Tracker-miner的全新磁盤檢索設(shè)計(jì)方案，做了詳細(xì)的說明，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的檢索系統(tǒng)的架構(gòu)，以及檢索流程，實(shí)現(xiàn)更快捷、有效的磁盤檢索的功能。

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作者簡(jiǎn)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(jì)等工作，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)安徽繼遠(yuǎn)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(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)工作，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司；

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