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實驗設計

在文檔中 中 華 大 學 (頁 45-48)

為評估我們所提出使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法的效能,我 們另外提出了兩種原生(Naive)的資料暫存方法-保留互斥一致性的資料暫存方 法(MC)與使用暫存完備放鬆互斥一致性的資料暫存方法(CC),與我們所提出的 使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法(VS)進行比較。實驗中的三種方法 資料暫存方法分別如下:

1. 保留互斥一致性的資料暫存方法(MC)

保留互斥一致性的資料暫存方法(MC)簡稱為方法 MC,此方法的運作方式為 當行動客戶端提出查詢後,必須確定查詢的為結果滿足互斥一致性才能將結果回 應給行動客戶端。在此條件下,行動客戶端的查詢處理程式會先將查詢暫存於查 詢佇列中,等待下一廣播週期驗證暫存記憶體中的資料項後,再處理查詢佇列中 的查詢。

2. 使用暫存完備放鬆互斥一致性的資料暫存方法(CC)

使用暫存完備放鬆互斥一致性的資料暫存方法(CC)簡稱為方法 CC,此方法 的運作方式,是當行動客戶端提出查詢後,查詢處理程式會先檢查該查詢是否為 暫存完備(Cache complete),(所謂暫存完備為到查詢所需的資料項都在暫存記憶 體中)。若該查詢是為暫存完備,則查詢處理程式立即使用暫存記憶體中的資料 項回應此一查詢。若該查詢不是暫存完備,則將該查詢存於查詢佇列中,等待下 一廣播週期驗證暫存記憶體中的資料項後,再處理查詢佇列中的查詢。

3. 使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法(VS)

使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法(VS)簡稱為方法 VS,此方法 為本論文所提出之研究,運作方是為當行動客戶端提出查詢後,查詢處理程式會 先到行動客戶端暫存記憶體內的版本集合中做查詢,若此次所查詢的資料項皆在 記憶體中則回答並結束此次查詢,若查詢出的結果不在互斥一致性下便告知使用 者。若無法查詢到所有資料項,則將查詢存於查詢佇列中,等待下一廣播週期驗 證暫存記憶體中的資料項後,再處理查詢佇列中的查詢。

在本實驗中我們以行動客戶端執行查詢的反應時間(Response time)做為實驗 中各資料暫存方法效能比較的指標。反應時間指的是從行動客戶端提出查詢到行 動客戶端得到查詢結果所經過的時間。一個良好的資料暫存方法應該提供較短的 反應時間。我們將會針對保留互斥一致性的資料暫存方法(MC)、使用暫存完備 放鬆互斥一致性的資料暫存方法(CC)與使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫 存方法(VS)三種不同的暫存資料方法進行一連串的實驗並根據實驗結果進行分 析。我們使用 CACI 公司所出品的套裝軟體 SIMSCRIPT II.5[25]建立模擬環境,

SIMSCRIPT II.5 是一套離散事件的模擬軟體,可利用機率模式與統計分析進行真 實環境的模擬。表 5-1 為本研究進行實驗所使用的實驗參數與預設值。

表 5-1 實驗參數與預設值

符號 說 明 預設值

d 伺服端資料庫中的資料項數目 100

u 伺服端資料更新的時間間隔. 3

l 伺服端的廣播週期 120

w 伺服端的更新視窗 2

cs 行動客戶端暫存記憶體大小 30

q 行動客戶端查詢到達的時間間隔. 3

ql 行動客戶端毎次查詢的資料項數目 2

dis 行動客戶端毎次上線/離線的平均時間 120

disp 行動客戶端/離線的機率 0.5

在資料庫伺服端部份,資料項更新到達的間隔時間以服從平均時間為 u 指數 分佈的隨機變數進行模擬,每一次更新的長度為 1,更新的資料項也為一個隨機 變數服從均一分佈 U(1,d),其中 d 為資料項數目。在行動客戶端部分,查詢到達 的平均時間以服從平均時間 q 指數分佈的隨機變數進行模擬,每次查詢長度服從 均一分佈 U(ql/2,3 ql /l),其中 ql 為常數,查詢的資料項為 zipf 分佈。行動客戶 端判斷上線、離線狀態的間隔時間服從平均時間 dis 指數分佈的隨機變數進行模 擬,離線機率為服從白努利分配 Fx(x)=dsipx(1-disp)1-x,x=0 或 1,我們假設 x=0 為離線狀態,x=1 為連線狀態。

此外,實驗中所收集的實驗數據皆為系統達到穩定狀態的狀況下時所產生的 反應時間,穩定狀態指的是行動客戶端在不停的接收並存放資料項後,暫存記憶 體達到滿載的狀態下快取置換策略(Cache Replacement Policy)開始運作的系統狀 態,我們採用的快取置換策略最久未用置換法(LRU)[24],最久未用置換法的運 作方式為當系統中的記憶體需要置換時,便將記憶體中最久未被存取的資料項置 換出去,將此資料項的空間空出來,使得新到達的資料項有空間可存放。

而在稍早實驗中發現使用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法(VS)中 假設行動客戶端的暫存記憶體與其他資料暫存方法設定相同的容量時,會造成使 用版本集合放鬆互斥一致性的資料暫存方法功能退化,其效能會與使用暫存完備 放鬆互斥一致性的資料暫存方法(CC)相同,造成此結果的原因為,當資料暫存方 法在監聽程式不斷地自廣播通道中擷取所需要的資料項到暫存記憶體後,造成暫 存記憶體達到滿載狀態後,快取置換策略便開始運作,至暫存記憶體中刪除資料 項並讓出空間給新到達的資料項存放,首先會至失效版本集合中找尋最久未用的 資料項予以刪除,若失效版本集合中無任何資料項存在,便到目前版本集合中找 出最久未用的資料項予以刪除,如果目前版本集合並無資料項存在,再到新版本 集合中最久未用的資料項予以刪除,如此ㄧ來,失效版本集合中的資料項在監聽 事件執行完畢後,失效版本集合中便無任何資料項存在,而無法發揮放鬆互斥一 致性的功能。因此,我們將失效版本集合空間另外獨立出來,有其專屬的容量與

空間,而新版本集合與目前版本集合繼續使用原記憶體空間的容量,在經過以上 修正後再繼續進行實驗。

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