CN106528772B - 一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法 - Google Patents

一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，分为网络地图瓦片索引的多层缓存和网络地图瓦片数据的缓存，瓦片索引的多层缓存分别逐层缓存瓦片索引信息，网络地图瓦片数据的缓存根据用户的瓦片请求和地图瓦片访问的空间和内容关联性，对瓦片具体内容缓存。本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问，减少了查找瓦片时集群内部的来回通讯，减少在从集群硬盘中获取数据的次数，避免了集群的繁忙拥塞。集群服务器对于用户频繁访问的瓦片，直接存储在集群缓存中，避免了每一次都从硬盘中获得，高效利用了集群服务器端的缓存。

Description

一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法
技术领域
本发明涉及一种网络地图多层次缓存方法，特别涉及一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，属于多层次缓存方法技术领域。
背景技术
网络地图并发用户多，地图数据量大，传输耗时长。传统网络地图由于服务质量不高，严重制约了网络地图的应用，需要一个在存储和计算性能以及缓存能力上有很大提升的系统平台。集群服务器具有成本低、性能好、运行稳定等特点，能解决单一服务器I/O带宽不足、处理能力不足的问题，可以支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问，提高网络地图服务的可用性、可靠性，适合作为网络地图的服务器。
但网络地图一般都是瓦片小文件，不适合存储在集群服务器中，将网络地图瓦片小文件合并组织为区域瓦片聚类大文件存储在集群服务器中，能够克服集群服务器不适合存储瓦片小文件的缺点。
但使用这种方法时，用户请求网络地图瓦片数据，需要经历搜索瓦片所在区域，返回瓦片所在区域瓦片聚类大文件的名称；获取区域瓦片聚类大文件的属性信息，包括区域瓦片聚类大文件的位置信息、副本存储信息等；再从存储瓦片索引信息的区域瓦片聚类大文件中获取瓦片的索引信息；最后从区域瓦片聚类大文件的相应位置读取地图瓦片数据。这种方式需要集群服务器间多次通信，查找瓦片索引和内容数据，集群节点频繁的通信，不仅增加了集群服务器的响应时间，还容易导致集群的繁忙拥塞，造成网络地图集群服务器的总体性能低下。
集群服务器对于用户频繁访问的瓦片内容和数据，仍然需要每一次都从硬盘中获得，该过程开销大、速度慢，效率低，集群服务器的缓存没有得到充分的利用，严重影响了集群服务器的工作效率。
综合来看，现有技术的网络地图服务器在提供地图数据时主要存在以下几点缺陷：一是采用普通服务器，成本高、性能差、运行不稳定，不支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问；二是用户请求网络地图瓦片数据，集群服务器间需要多次通信，查找瓦片索引和内容数据，集群节点频繁的通信，不仅增加了集群服务器的响应时间，还容易导致集群的繁忙拥塞，造成网络地图集群服务器的总体性能低下；三是集群服务器对于用户频繁访问的瓦片内容和数据，仍然需要每一次都从硬盘中获得，该过程开销大、速度慢，效率低，严重影响了集群服务器的工作效率；四是即使部分网络地图服务器具有缓存功能，也没有考虑地图瓦片访问的空间和内容关联性，网络地图瓦片缓存置换算法效率低，对提高网络地图服务器的性能效果不明显。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问，减少了查找瓦片索引和内容数据时集群内部的来回通讯，减少了在集群硬盘中获取数据的次数，减少了集群服务器的响应时间，避免了集群的繁忙拥塞，加快了网络地图瓦片的获取效率。集群服务器对于用户频繁访问的瓦片内容和数据，直接存储在集群服务器缓存中，避免了每一次都从硬盘中获得，提高了集群服务器的工作效率，地图瓦片缓存拥有较高的效率和命中率，高效利用了集群服务器端缓存。
为达到以上技术效果，本发明所采用的技术方案如下：
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：网络地图的多层次缓存分为网络地图瓦片索引的多层缓存和网络地图瓦片数据的缓存；
网络地图瓦片索引的多层缓存按照瓦片索引的层次结构，分别逐层缓存瓦片索引信息，在网络地图集群服务器启动时进行，分三层完成后，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的请求，具体为：
第一层缓存，缓存网络地图的区域划分信息，区域划分信息为每个区域瓦片聚类文件涉及的区域范围；
第二层缓存，缓存区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息；
第三层缓存，缓存每个瓦片在区域瓦片聚类文件中的位置信息；
网络地图瓦片数据的缓存是根据用户的瓦片请求和访问地图瓦片的空间和内容关联性，对网络地图瓦片具体内容的缓存，在得到用户瓦片请求后进行，缓存的瓦片动态置换；
网络地图瓦片数据的缓存分为两个层次，一是对当前用户请求的瓦片进行缓存，二是对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片进行缓存，空间关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片空间上相邻的瓦片进行的缓存，内容关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片内容相同的瓦片进行的缓存，具体为：
第四层缓存，先对当前用户请求的瓦片进行缓存，然后对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片的缓存；
网络地图瓦片数据的缓存的具体步骤为：
步骤一，瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进等待网络地图用户的瓦片请求；
步骤二，网络地图集群服务器接收到用户瓦片请求后，判断请求瓦片是否在集群服务器的第四层缓存中，如果是，直接在第四层缓存队列中读取并发送给用户，转入步骤四；如果不是，转入步骤三；
步骤三，根据网络地图瓦片索引的多层缓存中提取的瓦片索引信息，在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取用户请求的瓦片，将瓦片发送给用户，然后再将瓦片缓存到集群服务器的第四层缓存中；
步骤四，判断与请求瓦片存在空间和内容关联性的瓦片是否在集群服务器的缓存中，如果是，流程结束；如果不是，转入步骤五；
步骤五，缓存空间和内容关联性瓦片，根据空间和内容关联性瓦片的索引信息在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取瓦片，将瓦片缓存到第四层缓存中。
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，进一步的，空间关联性瓦片的缓存是对与当前用户请求的瓦片空间上相邻的8个瓦片的缓存。
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，进一步的，内容关联性瓦片的缓存是对与当前用户请求的瓦片内容相同的瓦片的缓存，瓦片内容相同是指属于居住用地、商业用地、行政办公用地、工业用地、道路交通用地、绿地与广场用地、水体中的同一类。
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，进一步的，具有空间和内容关联性的瓦片应该同时满足空间上相邻和内容相同。
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，进一步的，网络地图瓦片索引的多层缓存的具体步骤为：
步骤1，在集群启动时，读取网络地图区域划分记录文件，提前将区域划分信息缓存在第一层缓存中；
步骤2，读取网络地图区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息，将区域瓦片聚类文件的存储位置信息缓存在第二层缓存中；
步骤3，缓存每个瓦片在区域瓦片聚类文件中的位置信息，将瓦片位置信息缓存在第三层缓存中；
步骤4，网络地图瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的瓦片请求。
一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，进一步的，集群服务器缓存的瓦片置换使用基于瓦片平均访问时间间隔的置换算法，将平均访问时间间隔最长的瓦片,视为再次访问概率最小的瓦片置换。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，网络地图的服务器采用集群服务器，具有成本低、性能好、运行稳定等特点，能解决单一服务器I/O带宽不足、处理能力不足的问题，可以支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问，提高网络地图服务的可用性、可靠性。
2.本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，集群服务器启动时，分别逐层缓存瓦片索引信息，避免了用户请求网络地图瓦片数据时，需要经历搜索瓦片索引的多个过程，减少了集群内部的来回通讯，减少在集群硬盘中获取数据的次数，减少了集群服务器的响应时间，避免了集群的繁忙拥塞，加快了网络地图瓦片的获取效率。
3.本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，集群服务器对于用户频繁访问的瓦片内容和数据，直接存储在集群服务器缓存中，避免了每一次都从硬盘中获得，缓存中获得瓦片数据开销小、速度快，效率高，提高了集群服务器的工作效率。
4.本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，网络地图瓦片的缓存根据用户瓦片请求的空间和内容关联性，同时使用基于瓦片平均访问时间间隔的置换算法，地图瓦片缓存拥有较高的效率和命中率，高效利用了集群服务器端缓存。
附图说明
图1是本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法的步骤图。
图2是本发明提供的空间关联性瓦片的缓存方法示意图。
图3是本发明提供的网络地图瓦片数据的缓存步骤图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，采用集群服务器，具有成本低、性能好、运行稳定等特点，能解决单一服务器I/O带宽不足、处理能力不足的问题，可以支持高强度、大规模的网络地图用户并发访问，提高网络地图服务的可用性、可靠性。
参见图1，网络地图的多层次缓存共4层，分为网络地图瓦片索引的多层缓存和网络地图瓦片数据的缓存，其中前3层为网络地图瓦片索引的多层缓存，第4层为网络地图瓦片数据的缓存；
网络地图瓦片索引的多层缓存按照瓦片索引的层次结构，分别逐层缓存瓦片索引信息，在网络地图集群服务器启动时进行，分三层完成后，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的请求，具体为：
第一层缓存，缓存网络地图的区域划分信息，区域划分信息对应每个区域瓦片聚类文件涉及的区域范围；
第二层缓存，缓存网络地图区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息，第二层缓存内容包括了区域瓦片聚类文件包括的瓦片名称、区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息；
第三层缓存，从区域瓦片聚类文件中缓存瓦片的索引信息，第三层缓存内容包括了每个瓦片在区域瓦片聚类文件中对应的位置信息；
集群服务器端的网络地图多层次缓存在集群服务器启动时进行，分别逐层缓存瓦片索引信息，避免了用户请求网络地图瓦片数据时，需要经历搜索瓦片索引的多个过程，减少了集群内部的来回通讯，减少在集群硬盘中获取数据的次数，减少了集群服务器的响应时间，避免了集群的繁忙拥塞，加快了网络地图瓦片的获取效率。
网络地图瓦片数据的缓存根据用户的瓦片请求和地图瓦片访问的空间和内容关联性，对网络地图瓦片具体内容的缓存，在得到用户瓦片请求后进行，动态对集群服务器缓存的瓦片进行置换；
网络地图瓦片数据的缓存分为两个层次，一是对当前用户请求的瓦片进行缓存，二是对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片缓存，空间关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片空间上相邻的瓦片的缓存，内容关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片内容相同的瓦片的缓存，具体为：
第四层缓存，先对当前用户请求的瓦片进行缓存，然后对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片的缓存。
集群服务器对于用户频繁访问的瓦片内容和数据，直接存储在集群服务器缓存中，避免了每一次都从硬盘中获得，缓存中获得瓦片数据开销小、速度快，效率高，提高了集群服务器的工作效率。
参见图2，作为一种优选方案，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，空间关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片空间上相邻的8个瓦片的缓存。
作为一种优选方案，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，内容关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片内容相同的瓦片的缓存，瓦片内容相同是指属于居住用地、商业用地、行政办公用地、工业用地、道路交通用地、绿地与广场用地、水体中的同一类，内容相同的瓦片用户访问的概率较高。
作为一种优选方案，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，具有空间和内容关联性的瓦片应该同时满足空间上相邻和内容相同。缓存过程中，在与用户当前请求的瓦片空间位置上相邻的瓦片中，选择内容相同的瓦片缓存。
作为一种优选方案，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，网络地图瓦片索引的多层缓存的具体步骤为：
步骤1，在集群启动时，读取网络地图区域划分记录文件，提前将区域划分信息缓存在第一层缓存中；
步骤2，读取网络地图区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息，将区域瓦片聚类文件的存储位置信息缓存在第二层缓存中；
步骤3，缓存每个瓦片在区域瓦片聚类文件中的位置信息，将瓦片位置信息缓存在第三层缓存中；
步骤4，网络地图瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的瓦片请求。
参见图3，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，网络地图瓦片数据的缓存的具体步骤为：
步骤一，瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进等待网络地图用户的瓦片请求；
步骤二，网络地图集群服务器接收到用户瓦片请求后，判断请求瓦片是否在集群服务器的第四层缓存中，如果是，直接在第四层缓存队列中读取并发送给用户，转入步骤四；如果不是，转入步骤三；
步骤三，根据网络地图瓦片索引的多层缓存中提取的瓦片索引信息，在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取用户请求的瓦片，将瓦片发送给用户，然后再将瓦片缓存到集群服务器的第四层缓存中；
步骤四，判断与请求瓦片存在空间和内容关联性的瓦片是否在集群服务器的缓存中，如果是，流程结束；如果不是，转入步骤五；
步骤五，缓存空间和内容关联性瓦片，根据空间和内容关联性瓦片的索引信息在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取瓦片，将瓦片缓存到第四层缓存中。
作为一种优选方案，本发明提供的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，集群服务器缓存的瓦片置换使用基于瓦片平均访问时间间隔的置换算法，将平均访问时间间隔最长的瓦片,视为再次访问概率最小的瓦片置换掉。
网络地图瓦片的缓存根据用户瓦片请求的空间和内容关联性，同时使用基于瓦片平均访问时间间隔的置换算法，地图瓦片缓存拥有较高的效率和命中率，高效利用了集群服务器端缓存。

Claims (6)

1.一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：网络地图的多层次缓存分为网络地图瓦片索引的多层缓存和网络地图瓦片数据的缓存；
网络地图瓦片索引的多层缓存按照瓦片索引的层次结构，分别逐层缓存瓦片索引信息，在网络地图集群服务器启动时进行，分三层完成后，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的请求，具体为：
第一层缓存，缓存网络地图的区域划分信息，区域划分信息为每个区域瓦片聚类文件涉及的区域范围；
第二层缓存，缓存区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息；
第三层缓存，缓存每个瓦片在区域瓦片聚类文件中的位置信息；
网络地图瓦片数据的缓存是根据用户的瓦片请求和访问地图瓦片的空间和内容关联性，对网络地图瓦片具体内容的缓存，在得到用户瓦片请求后进行，缓存的瓦片动态置换；
网络地图瓦片数据的缓存分为两个层次，一是对当前用户请求的瓦片进行缓存，二是对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片进行缓存，空间关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片空间上相邻的瓦片进行的缓存，内容关联性瓦片的缓存是对与用户当前请求的瓦片内容相同的瓦片进行的缓存，具体为：
第四层缓存，先对当前用户请求的瓦片进行缓存，然后对与用户当前请求的瓦片存在空间和内容关联性的瓦片的缓存；
网络地图瓦片数据的缓存的具体步骤为：
步骤一，瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进等待网络地图用户的瓦片请求；
步骤二，网络地图集群服务器接收到用户瓦片请求后，判断请求瓦片是否在集群服务器的第四层缓存中，如果是，直接在第四层缓存队列中读取并发送给用户，转入步骤四；如果不是，转入步骤三；
步骤三，根据网络地图瓦片索引的多层缓存中提取的瓦片索引信息，在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取用户请求的瓦片，将瓦片发送给用户，然后再将瓦片缓存到集群服务器的第四层缓存中；
步骤四，判断与请求瓦片存在空间和内容关联性的瓦片是否在集群服务器的缓存中，如果是，流程结束；如果不是，转入步骤五；
步骤五，缓存空间和内容关联性瓦片，根据空间和内容关联性瓦片的索引信息在集群服务器的硬盘对应位置找到并提取瓦片，将瓦片缓存到第四层缓存中。
2.根据权利要求1所述的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：所述空间关联性瓦片的缓存是对与当前用户请求的瓦片空间上相邻的8个瓦片的缓存。
3.根据权利要求1所述的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：所述内容关联性瓦片的缓存是对与当前用户请求的瓦片内容相同的瓦片的缓存，瓦片内容相同是指属于居住用地、商业用地、行政办公用地、工业用地、道路交通用地、绿地与广场用地、水体中的同一类。
4.根据权利要求1所述的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：具有空间和内容关联性的瓦片应该同时满足空间上相邻和内容相同。
5.根据权利要求1所述的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：所述网络地图瓦片索引的多层缓存的具体步骤为：
步骤1，在集群启动时，读取网络地图区域划分记录文件，提前将区域划分信息缓存在第一层缓存中；
步骤2，读取网络地图区域瓦片聚类文件在集群服务器中的存储位置信息，将区域瓦片聚类文件的存储位置信息缓存在第二层缓存中；
步骤3，缓存每个瓦片在区域瓦片聚类文件中的位置信息，将瓦片位置信息缓存在第三层缓存中；
步骤4，网络地图瓦片索引的多层缓存完成，集群服务器进入监听状态，等待网络地图客户端的瓦片请求。
6.根据权利要求1所述的一种集群服务器端的网络地图多层次缓存方法，其特征在于：集群服务器缓存的瓦片置换使用基于瓦片平均访问时间间隔的置换算法，将平均访问时间间隔最长的瓦片,视为再次访问概率最小的瓦片置换。
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