移动终端操作系统磁盘检索系统研究

王佩光　汪鹏　范叶平

摘 要：随着移动智能终端操作系统的发展越来越迅速，硬盘容量在不断的扩充，存储的信息量越来越大。操作系统想要搜索相应的文件并将其归类的效率越来越低。通常搜索的时间过长，却无法满足客户所要的结果。因此，我们开发出一种高效，快捷的磁盘搜索系统，能够更好的满足用户在本地硬盘搜索方面的需求，并提出本移动终端操作系统的磁盘检索框架及流程。

关键词：智能终端；操作系统；磁盘检索

一、绪论

现阶段，以手机为代表的移动智能终端[ 1 ]技术及相关产品得到大量普及，移动终端通过互联网便可以获取信息。移动终端的处理能力和存储容量越来越高，支持的业务种类和数据类型也在不断的增多，移动终端正在逐渐的成为用户最重要的数据仓库。随着移动互联网的发展，移动终端的数据种类和数量将得到进一步的增加，处理难度也将提高。而人们对移动终端的要求也越来越高，更多的关注的是终端在速度上带来的新的体验。

因此，如何针对移动终端自身的特点，根据用户的数据获取需求，快速的检索到存储在移动终端上的用户所需的数据，成为一个迫切需要解决的问题。自主研发的国家电网公司移动终端操作系统在磁盘检索模块使用了全新设计方法。首先，分析了磁盘的基本构造[ 2 ]，其次，提出本磁盘检索系统所使用的检索方法。最后，设计出本磁盘检索的框架及流程。

二、磁盘检索方法分析

（一）磁盘的构造

移动终端存储设备由内存储器和外存储器组成，外存储器即一种直接存储磁盘设备[ 3 ]。磁盘类似于一个扁平的圆盘，盘面上有许多磁道，用来存储数据。可以是单片也可以是多片组成的磁组，盘组中除最顶端和最底端外，全部用来存储信息。当磁盘驱动器执行读/写功能时，盘片绕主轴高速旋转，磁道在读/写头（又叫磁头） 下通过时，就可以进行读/写数据。

读/写存储在磁盘上的某一指定数据需要的3个步骤：

1）首先是定位或查找所需要的柱面，即根据柱面号使磁头移动到相应的柱面上；

2）所有双向的磁头都定位到了不同盘面的磁道上，需要根据盘面号确定相应磁道；

3）确定盘面后，转动并将存有数据的块号的磁道段移动到磁头下，开始读/写操作。

访问磁盘某一信息所需时间由3部分组成：查找时间（Ts）、等待时间（Ti）及传输时间（Tt）。磁盘以盘块（block）为基本单位进行数据的读取操作[ 4 ]，位于同一盘块中的所有数据都能被一次性全部读取出来。在磁盘检索过程中，花费时间最长的是Ts。所以，进行大规模数据操作时，大量数据存储在磁盘中，进行读取/写入块中具体数据时，需要定位到磁盘中的某块，因此合理高效的磁盘检索方法能够快速地查找磁盘中的数据，现针对本系统所采用的Tracker-miner方法进行研究分析。

（二）基于Tracker-miner的搜索

国网移动终端操作系统中使用一种基于桌面语义学的搜索方法[ 5 ]，Tracker是一个搜索引擎，一种搜索工具，也是一种元数据存储系统。它能搜索文件的内容和元数据，其中关于NEPOMUK的桌面语义学能够很好的实现搜索的功能。NEPOMUK项目的目标是将个人桌面扩展为可协作桌面，从而改进在线协作技术和个人数据管理，增强人们对于提高和组织信息的能力。NEPOMUK是桌面下访问语义学数据的函数库，是一个数据的提供方，它并不处理数据，而是通过Strigi来实现对文件的简单处理，从而能提取出文件的元数据。

语义搜索主要的应用场景有三种：

1）基于文件的内容查找文件；

2）基于存储获取最简单的对象来查找文件，例如歌曲评分、标签等；

3）基于存储和通过简单关系来查找文件，例如某某用户的图片等。

Tracker主要通过应用与Tracker-store建立联系并向其询问信息，而Tracker-miner-fs结构则主要实现对信息的爬找功能，搜索外部信息的元数据进行分析并分类，并且当数据发生改变时，也会记录之前的信息所属的关系，并获取通知实现重新查找的功能。图1所示为Tracker的工作原理示意图。

三、磁盘搜索的设计

（一）移动终端的特点及搜索需求

移动终端在硬件、操作系统、业务应用方面都有其特有的特点。硬件主要是CPU、内存、屏幕等。目前，移动终端的运算处理能力相对较低。对于搜索引擎而言，分词、索引的建立、更新以及遍历过程对CPU的处理能力要求很高，因此在充分考虑终端自身的处理能力的情況下，选择运算复杂度合理的搜索算法，显得十分重要。操作系统方面，当前主流的操作系统主要有：WindowsCE、Linux、MacOS、Blackberry等，而常见的移动终端操作系统主要是Google推出的以Linux为内核的Android操作系统。本文所提操作系统是在Linux基础上，通过自主研发的国网移动终端操作系统；业务应用方面主要集中表现为：通讯、办公、生活以及娱乐等。

（二）移动终端搜索需求

结合以上对手机自身的特点的分析，以及可能搜索的用户场景，对磁盘检索的功能和性能需求进行了分析，具体如下：

1）响应时间：检索响应时间应不多于3秒；

2）搜索覆盖率：针对移动终端，应该保证用户通过关键词基本上可以搜索到终端上包含该关键词的所有资源，同时能实现对内存和外存的全面检索；

3）扩展性：支持对搜索对象的类型范围进行扩展；

4）匹配方式：支持用户根据关键词进行精确匹配以及模糊查询；

5）结果排序：支持根据用户的搜索使用情况对搜索结果进行重新排序；

6）搜索结果的分类展示：能够将符合搜索条件的结果进行分类展示；

7）搜索结果进行操作：允许用户直接查看、使用检索结果；

8）索引更新方式：程序能够根据被检索文件的增加、删除及修改情况，适时更新索引文件，以便于让用户尽早检索到新增加的文件。

（三）检索架构

本系统搜索引擎主要包括文档格式统一化、分词、建立索引、解析用户、检索关键词、基于索引根据用户关键词遍历索引文件、结果排序以及展示，同时结合Tracker桌面语义算法实现整个检索功能。图2为移动终端操作系统检索架构，包括：适配器模块、核心模块、查询及解析模块、结果排序展现模块以及用户界面等模块，同时，引入搜索关系库，包含搜索的关键字及关键字所属的关系，同时引入文件索引数据库，以便对索引文件进行存储。

1）核心模块：对目标格式进行分词及关系确立、建立索引以及对索引文件进行搜索。

a.分词及关系确立：主要采用基于字符串匹配的分词方法，确定文件的所属关系；

b.建立索引：主要采用建立索引并基于索引进行检索的方式，并实时更新索引；

c.搜索过程主要是读取索引文件并遍历索引的过程。对关键词的遍历，以及根据文件的关系来搜索信息。

2）适配器模块：完成各种文件格式向目标格式转化。

针对不同文件格式单独开发格式转换模块，同时保证文件转化模块输出接口的一致性。

3）查询解析模块：用于解析用户的查询逻辑，提取关键词、获取相应关系及逻辑运算符等。

4）结果排序展现模块：用于将符合条件的结果加以排序并展示给用户。

5）用户界面：接收用户输入，展示检索结果等。

6）文件索引数据库：用于存储索引文件。

7）关键词词库、用户自定义词库及关系库：提供供分词使用的关键词列表，用于存储用户自定义的关键词及相应文件间的关系数据。

（四）业务流程的介绍

如图3所示，当用户需要进行搜索的时，输入相关的关键词，查询解析模块会分析查询关键词，同时去除与查询无关的标点、辅助词等，然后把解析后的结果交给分词模块，根据相应的逻辑对关键词进行分词，并搜索文件相互对应的关系，分词及关系确定模块把分词和关系确定的结果返回给查询解析模块，查询解析模块把该结果交给查询模块，查询模块会查找文件索引数据库，查找关键词对应的文件或记录，寻找与文件有对应的文件，并把查询的结果交给结果展现模块，结果展现模块会对查询结果做相应的分类、排序等处理，然后把检索结果展现给用户。

四、结语

本文主要针对目前移动终端在数据存储量日益增长的情况下，在自主研发的国网移动终端操作系统中，提出基于Tracker-miner的全新磁盘检索设计方案，做了详细的说明，并设计出相应的检索系统的架构，以及检索流程，实现更快捷、有效的磁盘检索的功能。

参考文献：

[1] 王跃，许志远，严珏玮.移动智能终端操作系统技术发展[J].中兴通讯技术，2014，20（2）：45-48.

[2] 李廷廷，焦瑞莉.快速磁盘文件检索软件的设计[J].计算机应用与软件，2015，32（5）：38-41.

[3] 程琳，袁立新，苏晨晗.談模拟磁盘阵列提高光盘载体检索速度新途径[J].现代图书情报技术，2002（s1）.

[4] 刘晓风.全磁盘运行文件的自动检索程序[J].网络新媒体技术，1994（5）：39-42.

[5] H Yufang，G Qian.关键词：本体，信息检索KIM[J].

作者简介：

王佩光（1977-），男，本科，副总工程师，主要从事电力行业基础软硬件研发和信息安全咨询、方案设计等工作，国网信通产业集团安徽继远软件有限公司；

汪鹏（1990-），男，硕士研究生，软件研发工程师，主要从事国产操作系统项目的开发工作，国网信通产业集团安徽继远软件有限公司；

范叶平（1979-），男，本科，高级架构师，主要从事信息管理、信息集成、数据集成类项目咨询、方案设计、研发管理工作，安徽继远软件有限公司。