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一种控制文件输入输出缓存的方法及装置
    【技术领域】

    本发明属于通信技术领域，特别涉及一种控制文件输入输出缓存的方法及装置。

    背景技术

    在现在通信系统中，两个功能实体之间进行文件的交互，是实现信息传递的一种常见的技术，例如计算机和计算机之间，计算机和手持终端之间进行的文件交互在现在通信系统中随处可见，对一些文件较小但文件交互频繁的系统，有时会出现大量的文件I/O(输入输出缓存)。例如在MBBMS(Mobile Broadcast Business Management System)手机电视系统，用户可以通过手机终端与服务器端进行文件交换，实现与所选节目的互动。移动多媒体广播/手机电视互动业务是指在手机电视业务中，利用移动网络的双向通道实现与手机电视业务有关的，在音视频内容的基础上向用户提供的交互式增值功能。例如，基于手机电视业务本身开展的互动业务。此类业务现阶段开展推荐类业务、投票评论类业务、购物类业务等；还有通过手机电视互动方式使用现网已有业务。此类业务现阶段开展流媒体点播类、通过手机电视引导的彩铃业务，通过手机电视引导的全曲下载业务，通过手机电视引导的群组聊天业务。

    对于这些手机终端进行请求的互动业务，其响应页面需要根据各CP商提供的页面文件进行组建，不同的业务便可能有不同的响应页面文件。因此随着互动业务的增多，返回页面文件的数量也会增多。同时，手机终端还能请求互动业务文件下载，一个互动业务就可能包含多个文件。由此，在手机终端的互动业务请求增加的情况下，平台会出现大量的文件I/O，具体过程如下，请求方向被请求方发送读取文件的请求消息，被请求方会将对应的待读取文件放入缓存中，以便后续从文件缓存中将待读取文件发送给请求方，但由于被分配的文件缓存空间有限，因此，就会出现文件缓存中已有的文件被释放，新的待读取文件放入文件缓存的情况出现，这种文件缓存中文件的替换被称为文件I/O。通过上面的分析可知现有技术，当两个功能实体之间业务量增大时，会出现文件I/O过于频繁的问题。

    【发明内容】

    为了解决现有技术中文件I/O过于频繁的问题，本发明实施例提供了一种控制文件输入输出缓存的方法，包括：

    接收读取文件的请求消息并获取待读取文件；

    根据文件缓存中的文件被替换的次数除以接收请求消息次数得到文件输入输出率；

    若当前文件缓存中不存在待读取文件，且除指定内存空间外文件缓存中没有足够的空间放入待读取文件，则将待读取文件替换当前文件缓存中的文件；

    若文件缓存中的文件的输入输出率大于第一阈值，则在再次接收读取文件的请求消息，需要执行文件替换步骤时，将文件缓存中读取频度最高的文件放入文件缓存中的指定内存空间，避免被待读取文件替换，其中读取频度fi＝ri/R，ri为读取第i个文件的次数，R为第一次读取第i个文件以来总的读取文件次数。

    同时本发明实施例还提供一种控制文件输入输出缓存的装置，包括：

    接收模块：用于接收读取文件的请求消息并获取待读取文件；

    替换模块：用于若当前文件缓存中不存在待读取文件，且除指定内存空间外文件缓存中没有足够的空间放入待读取文件，则将待读取文件替换当前文件缓存中的文件；

    得到模块：用于根据文件缓存中的文件被替换的次数除以接收请求消息次数得到文件输入输出率，

    控制模块：用于若文件缓存中的文件的输入输出率大于第一阈值，则在再次接收读取文件的请求消息，需要执行文件替换步骤时，将文件缓存中读取频度最高的文件放入文件缓存中的指定内存空间，避免被待读取文件替换，其中读取频度f_i＝r_i/R，r_i为读取第i个文件的次数，R为第一次读取第i个文件以来总的读取文件次数。

    由本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于将文件缓存中读取频度最高的文件放入文件缓存中的指定内存空间，避免被替换，使得文件输入输出缓存次数减少。

    【附图说明】

    图1为本发明提供的第一实施例方法流程图；

    图2为本发明提供的第一实施例处理常驻缓存的流程图；

    图3为本发明提供的第二实施装置结构图。

    【具体实施方式】

    为了解决现有技术中文件I/O过于频繁的的问题，本发明提供一种控制文件输入输出缓存的方法，下面以MBBMS为例，就本发明的较佳实例进行较为详细的说明，MBBMS包括终端和服务器端，彼此通过移动网络实现通信，其中终端作为读取文件的请求方，服务器作为被请求方。

    MBBMS中的应用只是本发明的一个优选实施例，其执行步骤如图1所示包括：

    步骤101：服务器收到终端发送的读取文件的请求消息，并获取待读取文件，计算得到待读取文件的索引。

    步骤102：按待读取文件的索引检索索引哈希表，判断文件缓存中是否存在待读取文件，若存在则执行步骤107，否则执行步骤103。

    步骤103：判断除常驻缓存外文件缓存是否有足够的空间放入待读取文件，若有足够的空间，则执行步骤107，否则执行步骤104。

    步骤104：使用待读取文件替换当前文件缓存中非常驻缓存部分的文件，记录文件缓存中的文件被替换的次数加1。

    步骤105：判断缓存是否出现抖动，若是则执行步骤106，否则执行执行步骤107。

    步骤106：将读取频度最高的文件放入缓存的常驻缓存部分，避免下次被待读取文件替换，执行步骤107。

    步骤107：向终端发送缓存中的待读取文件，返回步骤101。根据待读取文件的缓存地址及长度，

    其中步骤101之前，由于在具体实施过程中，可以根据实际的需求，将待读取文件分成两类或更多类，将各类待读取文件分别存在不同的文件缓存中，本实施例中根据实际需求，将待读取的文件分为两类，例如一类为成功失败数据文件，此类文件用于表示操作执行是成功或者失败，另一类为互动业务文件，例如铃声下载。由于两个类别不同，统一计算其使用率不具备可比性，所以分类存放。在互动业务中分为了两类，实际使用中可以按自身需求进行分类。这样可以在减少文件输入输出缓存次数时更加合理，基于此需要从配置文件中读取的参数，包括两个文件缓存大小，常驻缓存大小。然后按此分配内存，需要初始化两个文件缓存，一个常驻缓存，一个后备哈希表和一个索引哈希表。本实施例中的两个文件缓存可以用来分别放入上述的两类文件。在进行后续步骤时，要初始化各个参数。后续操作则采用消息触发机制。

    其中步骤101中，服务器接收读取文件的请求消息后，例如请求读取的文件为文件1，服务器会从硬盘中获取文件1，生成的索引可以是路径加文件名如文件1对应的索引为：www.aaa.com/file1。在本步骤执行之前还需要预先从配置文件中读取参数，读取的参数包括两个文件缓存大小，常驻缓存大小。然后按此分配内存，需要初始化两个文件缓存，一个常驻缓存，一个后备哈希表和一个索引哈希表。初始化各个参数。后续操作则采用消息触发机制。

    其中步骤102中，采用按待读取文件的索引检索索引哈希表，判断文件缓存中是否存在待读取文件，若查找到待读取文件的索引，则确定在当前文件缓存中存在待读取文件，否则，确定在当前文件缓存中不存在待读取文件。采用索引哈希表只是本实施例的优选方案，当然也可以不通过检索索引哈希表的方式判断文件缓存中是否存在待读取文件，如采用待读取文件与文件缓存中的文件一一的全部比对的方式，只是速度比采用哈希表的方式慢。

    若文件缓存中存在待读取文件，则将该待读取文件使用标识清0，该待读取文件的请求读取的次数加1，其余缓存文件使用标识均加各自对应的权值，进而执行步骤107。例如文件缓存中存在待读取文件file6，原后备哈希表中记录待读取文件file6读取的次数为4次，本次读取之后，后备哈希表中记录file6读取的次数变为5次。

    其中步骤103中，常驻缓存作为文件缓存中的一段指定内存空间，这样文件缓存可认为被分成了两部分，一部分可认为是一般性的文件缓存即非常驻缓存，另一部分是常驻缓存。

    文件缓存中不存在待读取文件时，如果非常驻缓存已满，会将使用标识最大的文件缓存释放。如果文件缓存中非常驻缓存未满，有足够的空间放入待读取文件，具体实施时，采用的方法为释放文件缓存指针为空指针，即不会进行释放。之后将该待读取文件的读取次数记录进后备哈希表中，例如原后备哈希表中记录待读取文件file6读取的次数为4次，本次读取之后，后备哈希表中记录file6读取的次数变为5次。当非常驻缓存未满时，会由于出现文件标识为空的情况，需要进行判断此种情况不予处理，即当非常驻缓存未满时，由于实际没有文件从非常驻缓存中释放，相当于被释放的文件标识为空，因此无法对应的对后备哈希表中具有文件标识的各文件的读取次数进行修改。

    其中步骤104中，例如本步骤之前后备哈希表的记录为：文件缓存的非常驻缓存中的文件被替换次数为3，作为待读取文件的文件file6，替换非常驻缓存中的文件file3后，文件缓存的非常驻缓存中的文件被替换的次数，由3次加1变为4次，并修改后备哈希表中的记录，本实施例中采用的是次数加1这样的优选方案，用来表示被替换文件的替换次数更新。如果，后备哈希表中没有文件file3被替换的记录，将文件file3加入后备哈希表中，并记录被替换次数为1，如果，后备哈希表中有文件file3被替换的记录，将文件file3在后备哈希表中被替换次数的记录加1，例如由文件file3被替换2次变为被替换3次。

    将文件file6的使用标识被置0，请求读取文件file6的次数先设定为0，权值设定为1。其余非常驻缓存中的缓存文件使用标识加其权值。如果，后备哈希表中已有文件file6的记录，还需要计算文件.file6的权值，计算方法为K_i＝1‑r_i/R，i＝1，2...m，其中K_i为文件缓存中第i个文件对应的权值，m为缓存中文件的总数量，r为读取第i个文件的次数，R为第一次读取第i个文件以来总的读取文件次数。在本实施例中，设m＝6即缓存中文件的总数量为6，i＝6即读取第6个文件，K₆为文件缓存中第6个文件file6对应的权值，r₆读取第6个文件的次数为5，R为第一次读取第6个文件file6以来总的读取文件次数10，K₆＝1‑r₆/R＝1‑5/10＝0.5，将file6最近使用次数5记录在后备哈希表中，将file6的权值K₆＝0.5记录在后备哈希表中。可见权值的计算方法为1减去后备哈希表中记录的某个待读取文件的请求次数除以自第一次请求该文件以来的总文件请求次数，将其赋给对应缓存文件。将哈希表中记录的最近使用次数赋值给对应缓存文件。

    其中步骤105中，例如在最近10次文件请求中，文件缓存的非常驻缓存中的文件被替换的次数为4，此时由文件缓存中的文件被替换的次数4，除以接收请求消息次数10得到的文件输入输出率40％。类似的，在最近20次文件请求中，文件缓存中的文件被替换的次数为12，此时由文件缓存中的文件被替换的次数12，除以接收请求消息次数20得到的文件输入输出率60％。或在最近9次文件请求中，文件缓存的非常驻缓存中的文件被替换的次数为3，除以接收请求消息次数9得到的文件输入输出率1/3。是采用最近10次还是9次文件请求次数，可以根据具体的实施环境进行预定义。判断缓存是否出现抖动，可以根据文件输入输出率是否大于50％来确定，若大于50％则判断缓存出现抖动，否则判断缓存未出现抖动。

    其中步骤106中，出现抖动的情况下，将目前读取频度最高的文件放入常驻缓存中，读取频度的确定如下：f_i＝r_i/R，其中f_i为文件缓存中第i个文件的读取频度。例如f₆为文件缓存中第6个文件file6的读取频度，从请求读取文件file6开始最近10次(R＝10)文件请求中，读取文件file6的次数为5次(r_i＝5)，文件file6读取频度为5/10最高，将文件file6放入常驻缓存中。常驻缓存比较固定，一旦进入只要不出现长时间不使用该缓存的情况，不会被替换出去。

    其中步骤107中，具体实施时，可以通过读取文件的缓存地址及长度，从文件缓存中得到待读取文件，并实现向终端发送缓存中的待读取文件。

    下面结合图2对处理常驻缓存的流程图进行说明，步骤如下：

    步骤105：判断缓存是否出现抖动，若是则执行步骤1051，否则执行步骤1056。

    步骤1051：计算非常驻缓存中文件的读取频度，方法如前述为该文件请求读取的次数，除以该文件第一次读取至今的总文件请求读取的次数，由此得到读取频度最高的文件。

    步骤1052：判断常驻缓存中是否有足够的空间，若是则执行步骤106，并继续执行步骤1601，将新加入常驻缓存中的文件的索引加入索引哈希表，之后执行步骤107；否则，执行步骤1053。

    步骤1053：判断常驻缓存中文件的使用标识最大值是否大于域值，是则执行步骤1054清除其出缓存，执行缓存替换，之后执行步骤1601；否则执行步骤1055不进行替换。

    步骤1056：常驻缓存中所有文件使用标识加1，然后计算其是否大于域值。如果大于域值，则清除其出缓存，否则继续保留。本实施例中采用的是次数加1这样的优选方案，用来表示常驻缓存中所有文件使用标识更新。

    本发明的实施例提供第二实施例是一种控制文件输入输出缓存的装置，如图3所示，包括：

    接收模块201：用于接收读取文件的请求消息并获取待读取文件；

    替换模块202：用于若当前文件缓存中不存在待读取文件，且除指定内存空间外文件缓存中没有足够的空间放入待读取文件，则将待读取文件替换当前文件缓存中的文件；

    控制模块203：用于根据文件缓存中的文件被替换的次数除以接收请求消息次数得到文件输入输出率，若文件缓存中的文件的输入输出率大于第一阈值，则在再次接收读取文件的请求消息，需要执行文件替换步骤时，将文件缓存中读取频度最高的文件放入文件缓存中的指定内存空间，避免被待读取文件替换，其中读取频度f_i＝r_i/R，r_i为读取第i个文件的次数，R为第一次读取第i个文件以来总的读取文件次数。

    进一步，控制模块203：还用于通过第一哈希表记录文件缓存中的文件被替换的次数，若文件缓存中的文件为首次被替换，则在第一哈希表中加入首次被替换的文件，并记录被替换次数为1，若文件缓存中的文件为非首次被替换，则将第一哈希表中已有的被替换文件的替换次数加1。

    进一步，替换模块202：还用于接收读取文件的请求消息并获取待读取文件后，生成待读取文件的索引，若通过第二哈希表未查找到待读取文件的索引，则确定在当前文件缓存中不存在待读取文件，第二哈希表中包括当前文件缓存中所有文件的索引。

    进一步，替换模块202：还用于若当前文件缓存中存在待读取文件，将待读取文件的使用标识清零，将当前文件缓存中其它文件的使用标识加上各自对应的权值，其中，K_i＝1‑r_i/R，K_i为文件缓存中第i个文件对应的权值；若当前文件缓存中不存在待读取文件，且除指定内存空间外文件缓存中没有足够的空间放入待读取文件时，将当前文件缓存中使用标识最大的文件从缓存中释放，将待读取文件放入文件缓存中，待读取文件的使用标识置零，权值设为1，将当前文件缓存中其它文件的使用标识加上各自对应的权值。

    进一步，控制模块203：还用于判断指定内存空间是否有足够的空间放入读取频度最高的文件，若有则放入，否则判断指定内存空间中已有的文件的使用标识最大值是否大于第二阈值，大于则从指定内存空间中释放，并放入读取频度最高的文件，将读取频度最高的文件的索引加入到第二哈希表中的指定内存空间部分，指定内存空间部分用于记录指定内存空间中的文件的索引，若文件缓存中的指定内存空间没有足够的空间放入读取频度最高的文件，且指定内存空间中已有的文件的使用标识最大值不大于第二阈值，则不从指定内存空间中释放已有的文件。

    进一步，控制模块203：还用于若文件的输入输出率不大于第一阈值，将指定内存空间中的文件的使用标识更新，并判断是否大于第二阈值，若大于则从指定内存空间中释放更新后标识大于第二阈值的文件，否则保留更新后标识大于第二阈值的文件。

    显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。