CN1138216C - 为多种设备提供快速信息服务的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种为多种设备提供快速信息服务的装置，包括：网络连接单元(52)，用于从后端服务器获取数据并将其包装为XML元素；高速缓冲存储器(53)，用于对网络连接单元包装成的XML元素进行高速缓存；以及控制器(51)，用于响应于客户的信息服务请求，从高速缓冲存储器获取有关XML元素，对于不能从其获取的XML元素，指示网络连接单元从后端服务器获取相应的数据并包装成XML元素，最后将得到的全部XML元素包装为XML文档返回给客户。

Description

为多种设备提供快速信息服务的装置及方法

技术领域

本发明涉及万维网的应用，尤其涉及在万维网环境中为普及运算设备提供快速信息服务的系统和方法。

背景技术

传统上万维网传递的信息都是基于HTML，因为它主要是面向PC浏览器(IE或Netscape)设计的。

图1示意性地示出了基于万维网的服务提供模式。万维网应用服务模式采取客户/服务器体系。运行于个人计算机141或142上的浏览器(例如是微软公司的Internet Explorer或网景公司的Communicator)通过因特网(未示出)向万维网应用服务器34发出请求。万维网应用服务器34根据从客户收到的请求，从后端服务器41、42、43或高速缓冲存储器35获取数据。在获取了有关数据(即HTML文档)之后，万维网应用服务器34将这些数据构成一个响应，并且将响应返回给发出请求的客户。

在图1所示的万维网应用服务模式中，从后端服务器41、42、43返回的数据以及在高速缓冲存储器35中保存的数据是HTML页。HTML页需要由客户端的HTML解析器(例如包含于浏览器)解析后才能显示。由于大多数普及运算设备有限的计算能力和通信能力，HTML页不能适用于大多数普及运算设备。

现在万维网的体系结构不断地扩充，以支持各种的手持设备上网。传统的HTML的文件格式不能同时支持这些设备所需要的格式或显示。从分析最终用户的需求我们可以发现：对于各种手持设备，用户最需要的往往是很关键的信息，而象PC上那样的丰富的表现形式相对于用户所需的数据而言处于从属的地位。为了克服HTML的限制，现在制定了可扩展的标记语言(XML)的标准。XML提供了一种创建定制标记语言来适应特定种类文档的方法。在Web的发展趋势里，XML正起到越来越重要的作用，这种作用在信息交换方面尤其突出。XML目前在工业界得到强有力的支持。

从技术的角度，XML作为一种描述结构化文档的可扩展的标记语言，可以描述结构化的数据，而把具体的表现与数据分开。当不同设备访问同样的服务/数据时，可以基于XML先取得关键数据，然后根据设备能力，通过不同的表现形式生成不同的页面返回并显示在手持设备上。

但是，XML在方便了信息交换的同时，造成了一些问题。其中的一个问题在于性能方面，因为对XML的处理包括XML解析和生成DOM(文档对象模型)树，树中的每个节点是一个XML元素(Element)。当在服务器中存在大量事务处理时，性能肯定会在某种程度上降低。

另外，为普及运算设备提供信息服务的产业得以迅猛发展。普及运算设备指一切具备一定计算能力和一定通信能力的设备，除了个人计算机这种功能强大的设备之外，还包括屏幕电话、移动电话、手持电脑(IBMThinkPad)、掌上电脑(如PalmPilot/IBM WorkPad)、短讯系统等等。目前采用多种模式为普及运算设备提供信息服务。

图2举例示出现有技术中的多种服务提供模式。如图2所示，电话11通过有线电话网21从股票服务机构31、银行服务机构32和网上拍卖机构33等处获得服务。STK移动电话12和WAP移动电话13通过移动电话网22从股票服务机构31、银行服务机构32和网上拍卖机构33等处获得服务。个人计算机14和掌上电脑15通过因特网23从股票服务机构31、银行服务机构32和网上拍卖机构33等处获得服务。

在图2中，为了使同一个服务机构(例如股票服务机构31)为不同种类的普及运算设备(例如电话11、WAP移动电话13、个人计算机14等)提供实质上相同的服务(例如查询其代码为0001的股票的当前价格)，必须为不同种类的普及运算设备设计和开发相应的软件或硬件。这是由于不同种类的普及运算设备具备不同的计算能力、不同的显示能力、不同的通信能力，而且不同的网络通信媒介可能采用不同的通信协议造成的。

因此，如果能够为各种不同的普及运算设备提供一种统一的信息服务平台，则不必为不同的普及运算设备单独开发信息服务系统，从而促进信息服务业的发展。

如果真正考虑用户的需求，我们就会发现，用户往往最关心的是一些关键的信息，例如，前面提到的股票价格，帐目信息，天气状况，航班信息等等，而非冗长的HTML文件。所以，目前的趋势是扩展Web的基本架构，以支持各种普及运算设备，其方法就是依赖XML技术。请求信息的单位是XML的元素(包含了关键信息的内容)，而不是整个文档。

在图2中，如果不同种类的普及运算设备从一个服务机构得到同一信息服务，则这些普及运算设备需要以不同的格式从该服务机构请求实质上相同的信息。例如，个人计算机可以请求丰富的信息(包括视频、音频、文本等等)，移动电话只需请求音频信息而不要图象或视频，掌上电脑可以请求黑白图象却不需音频。因此，在不同种类的普及运算设备从一个服务机构得到同一信息服务的情况下，这些普及运算设备所请求的信息可能在某种程度上存在重叠。

一台个人计算机可以请求包括多媒体内容的全部XML文档，并以高分辨率显示文档内容。移动电话只能显示几行文本，但可以播放音频。象植有Palm OS的IBM WorkPad以及植有Win CE的设备这样的掌上电脑，只有一定的显示能力(从160×160到320×240)，其中某些设备带有黑白显示器，而另一些设备带有彩色显示器。

如果采用目前流行的万维网应用服务模式，为不同种类的普及运算设备编写不同的HTML网页供不同种类的普及运算设备访问，显然是低效的，而且增加了服务器的负担。

为了提高多个用户访问同一服务的性能，通常网络服务者会使用“缓存”(Cache)的技术。即，一旦某页面已经被访问过，其内容会被保存在本地(内存或磁盘)一段时间。如果近期又有别的请求是访问相同的内容，而内容本身并没有变化，那么可以直接从本地取得数据并返回给用户而不必向远程的服务器建立连接并获取数据。但是前面提到的传统的Web场合中，缓冲的基本单位是整个HTML页面，并不能适应普及运算的场合。

因此，不能简单地采用万维网应用服务模式为各种不同的普及运算设备构造统一的信息服务平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对普及运算设备的特点进行高效的数据缓存的系统和方法，从而各种各样的普遍设备可以基于扩展的Web的体系结构快速有效的访问关键信息。基于此方法，内容服务提供商可以提高客户服务水平。

为实现上述目的，本发明提供一种可以为多种普及运算设备提供信息服务的系统，其特征在于该系统包括：

网络连接单元，用于从后端服务器获取数据，并将数据包装为为XML元素；

高速缓冲存储器，用于对从网络连接单元获得的XML元素进行本地缓存并用于将来的高速存取；以及

控制器，用于响应于客户的信息服务请求，判断所请求的元素是否已经存储在高速缓冲存储器中，如果在高速缓冲存储器中已经存储了所请求的元素，则直接从高速缓冲存储器获取有关的XML元素，对于不能从高速缓冲存储器获取的XML元素，指示网络连接单元从后端服务器获取相应的数据并包装成XML元素，最后将获取的全部XML元素包装为XML文档，

此XML文档作为基本的数据可以结合适应某类设备的格式信息(style sheet)生成某种适合设备显示的页面返回给用户。

本发明还提供一种可以为多种普及运算设备提供信息服务的方法，其特征在于包括以下在系统上执行的步骤：

接收客户的信息服务请求；

判断所请求的元素是否已经存储在高速缓冲存储器中，如果在高速缓冲存储器中已经存储了所请求的元素，则直接从本地高速缓冲存储器获取与信息服务请求相关的XML元素；

如果未能从本地高速缓冲存储器获取相关的XML元素，则从后端服务器获取有关数据，并包装成XML元素；

将XML元素缓存在本地高速缓冲存储器中；以及

将获取的全部XML元素包装为XML文档返回给用户。

虽然本发明的系统和方法是主要是为了向普及运算设备提供信息服务而设计的，但是本发明的构思同样适用于万维网搜索引擎。在搜索引的工作效率。

附图说明

结合附图，通过以下示例方式对本发明最佳实施方式的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将会更加明显。

图1示意性地示出了基于万维网的服务提供模式；

图2举例示出现有技术中的多种服务提供模式；

图3示意性地示出应用了本发明的为普及运算设备提供信息服务的系统；

图4详细地示出基于XML的高速缓存系统的内部结构；

图5示出了本发明中提出的基于元素的可控制高速缓存技术的原理示意图；

图6示意性地示出本发明的为普及运算设备提供信息服务的方法的流程图。

具体实施方式

在详细说明本发明的较佳实施方式之前，对XML简介如下。

XML(可扩展的标记语言)是万维网联盟(W3C)(http：//www.w3.org)于1998年2月发布的标准。W3C制定XML标准的初衷是，定义一种互联网上交换数据的标准。W3C采取了简化SGML的策略，在SGML基础上，去掉语法定义部分，适当简化DTD部分，并增加了部分互联网的特殊成分。因此，XML也是一种标记语言，基本上是SGML的一个子集。因为XML也有DTD，所以XML也可以作为派生其它标记语言(如HTML，WML)的元语言。

通过将结构、内容和表现分离，同一个XML源文档只写一次，可以用不同的方法表现出来：在计算机屏幕上，在移动电话显示屏上，在为盲人服务的设备上翻译成语音，等等。它可以在可能开发的任何通讯产品上工作。

在XML中，每个文档是一个对象，文档中的每个元素也是一个对象。通常用文档类型定义(DTD)规定文档的逻辑结构。作者可以用DTD为文档中的标记集合定义一种语法，以便对XML文档进行处理的应用程序(例如XML解析器)可以验证对标记的适当使用。DTD包括元素及其属性的集合，以及每个元素与其他元素之间关系的说明书。一旦定义了一个元素，则可将它与样式表(StyleSheet)、脚本(Script)、HTML代码等关联起来。这样，利用XML，网页创作人员可以定义他们自己的标记和属性，来标识文档的元素，并被自动验证。XML文档的内部数据结构表示是文档对象模型(DOM)。DOM使得能够将给定的XML页面元素作为可编程对象来寻址。DOM实质上是XML文档中所有节点的树形结构的表征。

当万维网应用服务器处理XML文档时，大量的工作是在解析XML文档，抽取其中部分元素作为客户请求返回。因为XML文档是语义文档，所以可以重复和再次使用元素中所含的某些信息。

以下详细说明本发明的较佳实施方式。

本发明不仅适用于为普及运算设备提供信息服务的系统，而且适用于其他的系统。

图3示意性地示出了本发明如何应用在为普及运算设备提供信息服务的系统之中。如图3所示，个人计算机14经过因特网23与信息服务平台50连接。WAP移动电话13经过移动电话网22与WAP网关24连接，并且进而与信息服务平台50连接。掌上电脑15经过有线电话网21与手持设备网关25连接，并且进而与信息服务平台50连接。信息服务平台50与各个后端服务器41、42、43等连接。

WAP网关24的作用是在移动电话网22与信息服务平台50之间提供通信协议转换功能和路由选择功能，它为WAP移动电话提供了访问信息服务平台的接口。

手持设备网关25的作用是在有线电话网21与信息服务平台50之间提供通信协议转换功能和路由选择功能，它为掌上电脑提供了访问信息服务平台的接口。

信息服务平台50的工作过程如下。首先从因特网23、WAP网关24或手持设备网关25接收最初来自个人计算机14、WAP移动电话13或掌上电脑15的信息服务请求。信息服务请求可以是对多个资源的请求，也可以是对一个资源的请求。然后，根据收到的信息服务请求从相应的后端服务器41、42、43等处获得相应信息。接着，将获得的信息分解为XML元素，并且以XML元素为单位对信息进行高速缓存(这一点，明显不同于万维网中当前所采用的以HTML页为单位进行的高速缓存)。

信息服务平台50的重要组成部分是基于XML的高速缓存系统(图4中由标号60指示)。该高速缓存系统根据高速缓存的XML元素或者从后端服务器直接获得的数据，构造一个XML文档。然后，将该XML文档作为响应返回给因特网23、WAP网关24或手持设备网关25。

图4详细地示出基于XML的高速缓存系统60的内部结构。基于XML的高速缓存系统60包括控制器51、网络连接单元52和高速缓冲存储器53。

控制器51从外部接收信息服务请求。然后判断所请求的元素是否已经存储在高速缓冲存储器53中。每个XML元素可以有一个唯一的标识符来标识，其逻辑格式为URL：XML文档名：元素名。

如果在高速缓冲存储器53中已经存储了所请求的元素，则直接从高速缓冲存储器53中取出该元素。

如果在高速缓冲存储器53中没有所请求的元素，则控制器51指示网络连接单元52向相关的后端服务器请求相应数据。网络连接单元52从后端服务器获取相应数据后将其包装为XML元素。网络连接单元52将包装而成的XML元素返回给控制器51。同时，如果该元素满足一定的高速缓存规则，则将该元素存储在高速缓冲存储器53中。

控制器51在获得所请求的元素后，利用该元素构造一个XML文档。然后，将该XML文档作为对信息服务请求的响应返回给外部。

控制器51对元素的处理，实际上是动态地构造一个树(即DOM树)的过程。树的每个节点对应XML文档中的一个元素。

如前文已述，不同的普及运算设备从相同站点(服务器)检索信息时，这些信息在某种程度上可能重叠。根据本发明的原理，控制器51对来自XML文档的信息进行解析，并以元素为基本单位进行高速缓存。如果下一请求中包含先前事务已经请求的元素，则只需从高速缓冲存储器53中取出这些元素，并从后端服务器检索那些未受到高速缓存的元素。

树型结构的数据在高速缓冲存储器53中的存储方式可以采取多种方式。不同的存储方式不构成对本发明的限制。虽然不同的存储方式对从高速缓冲存储器53中提供元素的速度有一定影响，但是，考虑到按XML元素为单位进行高速缓存对端到端速度造成的提高，这种影响可以忽略不计。

如图4所示，在高速缓冲存储器53中存储XML元素时，可以使用索引来提高XML元素的提取速度。

对于XML元素在高速缓冲存储器中的存储，可以采用不同的控制策略。

(1)按照深度进行高速缓存

根据这种策略，只对较低级(例如第一深度和第二深度)的元素进行高速缓存，以节省存储容量。

(2)按照媒体进行高速缓存

根据这种策略，只对需要最少存储容量的媒体(例如文本或黑白图象)进行高速缓存。

(3)加权高速缓存

根据这种策略，为不同深度或不同媒体的元素给定不同的权值。只对其权值小于预定权值的元素进行高速缓存。

(4)可伸缩高速缓存

在不同级别的高速缓冲存储器中保存不同权值的元素。

图5示出了本发明中提出的基于元素的可控制高速缓存技术的原理示意图。

根据本发明的原理，将信息表示为XML DOM树，其中每个节点或叶是一个可以含有多种元素(文本、图象、音频、超链接等)的页面。

图5所示的DOM树是三维的：

从左到右，是元素的深度，与万维网页深度类似；

从上到下，是具有相同深度的并行元素；

从内到外，是媒体的种类，例如文本、图象、音频等。

该DOM树中，父节点指向子节点，子节点具有到父节点的超链接。

相关元素的集合构成一个子树。无论何时一个普及运算设备试图访问该信息集合时，都将访问该子树。在访问之后，属于该子树的元素将被高速缓存。

当两种普及运算设备访问相同的树时，可能存在某些重叠，所以不必再访问重叠的节点。重叠节点表示的信息已经存在于高速缓冲存储器中。

按照这种方法，即使两种设备访问相同的树但是访问不同的子树，通过直接从高速缓冲存储器中检索信息。另外，按照这种方法，如果大量不同的普及运算设备访问不同的子树，由于所访问的子树必然是重叠的，所以当设备已经访问了树中的大多数节点时，新的设备则只需从高速缓冲存储器中直接检索信息。因此，根据本发明的原理，可以大大节省信息获得时间。

与名称空间(Name Space)和注释一起使用，可以区别具有相同名称但属于不同域的元素。

图6示意性地示出本发明的为普及运算设备提供信息服务的方法的流程图。该方法例如可以运行于图3所示的信息服务平台50。

在步骤601，接收客户请求。该请求的逻辑格式为URL：XML文档名：元素名。

在步骤602，判断该元素是否已经存储在高速缓冲存储器中。

如果步骤602的判断结果为是，则转到步骤607。否则，进行到步骤603。

在步骤603，通过网络连接单元从后端服务器获取数据。

然后，在步骤604，将获得的数据解析为元素，将该(批)元素索引并存储在高速缓冲存储器中。在高速缓冲存储器中，每个元素具有唯一的ID。

在步骤605，判断该元素是否内嵌在已存储于高速缓冲存储器中的元素中。

若步骤605的判断结果为是，则进行到步骤606，否则进行到步骤607。

在步骤606，将该元素与其他元素组合成元素块。

最后在步骤607，将元素块包装成XML文档，将该XML作为响应返回给客户。

虽然已经示出和详细描述了本发明的较佳实施方式，但是应当认识到可以对本发明做出各种变化和修改而不脱离权利要求书的范围。

Claims (4)

1.一种为多种设备(13，14，15)提供快速信息服务的装置，其特征在于包括：

网络连接单元(52)，用于从后端服务器(41，42，43)获取数据，并将数据包装为XML元素；

高速缓冲存储器(53)，用于对网络连接单元(52)包装成的XML元素进行高速缓存；以及

控制器(51)，用于响应于客户的信息服务请求，判断所请求的元素是否已经存储在高速缓冲存储器(53)中，如果在高速缓冲存储器(53)中已经存储了所请求的元素，则直接从高速缓冲存储器(53)获取有关的XML元素，对于不能从高速缓冲存储器(53)获取的XML元素，指示网络连接单元(52)从后端服务器获取相应的数据并且获取由网络连接单元(52)包装成的XML元素，最后将获取的全部XML元素包装为XML文档返回给客户。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于高速缓冲存储器(53)包括一个索引机构，用于对高速缓冲存储器(53)中存储的所有XML元素建立索引。

3.一种为多种设备(13，14，15)提供快速信息服务的方法，其特征在于包括以下在一个服务器上运行的步骤：

接收来自某种设备的信息服务请求；

判断所请求的元素是否已经存储在高速缓冲存储器(53)中，如果在高速缓冲存储器(53)中已经存储了所请求的元素，则直接从本地高速缓冲存储器(53)获取与信息服务请求相关的XML元素；

如果未能从本地高速缓冲存储器获取相关的XML元素，则从后端服务器获取有关数据，将数据包装成XML元素，并将包装而成的XML元素高速缓存在本地高速缓冲存储器(53)中；以及

将获取的全部XML元素包装为XML文档返回所述设备。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于还包括为高速缓冲存储器(53)中存储的XML元素建立索引的步骤。

Images