基于NAND Flash的嵌入式GIS地圖格式設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、隨著嵌入式計(jì)算的不斷發(fā)展，NAND作為一種高效的存儲(chǔ)設(shè)備越來越多的被運(yùn)用到嵌入式環(huán)境中，由于各種硬件和軟件性能的不斷提高使得GIS也得以在嵌入式環(huán)境中得到廣泛運(yùn)用。GIS中決定查詢性能的是地圖空間數(shù)據(jù)的索引方式，目前普遍采用的是基于磁盤的R-Tree變種索引，本文在此基礎(chǔ)上提出了一種更高效的R-Tree變種索引Rd-Tree，并根據(jù)NAND Flash的讀寫特性對(duì)索引樹的更新方式做出優(yōu)化。 本文的主要工作包括以下兩點(diǎn)： (

2、1) 在分析Ro-Tree的基礎(chǔ)上，提出了一種新的索引結(jié)構(gòu)Rd-Tree。Ro-Tree提出了外部節(jié)點(diǎn)的概念，就是將節(jié)點(diǎn)中離其它孩子節(jié)點(diǎn)都比較遠(yuǎn)的孩子作為外部節(jié)點(diǎn)，然后放到上一級(jí)節(jié)點(diǎn)中，藉此來優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量，減少節(jié)點(diǎn)之間的重疊區(qū)域。Rd-Tree是一種基于節(jié)點(diǎn)密度的索引結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)密度是衡量節(jié)點(diǎn)性質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)，Rd-Tree的核心思想就是將密度相近的點(diǎn)組織在一起，而在現(xiàn)實(shí)世界中，這些密度相近的節(jié)點(diǎn)往往在物理上也是相近的。Rd-Tree在以

3、下幾方面對(duì)Ro-Tree做了改進(jìn)：一是改進(jìn)了插入過程中對(duì)外部節(jié)點(diǎn)的識(shí)別算法，在Rd-Tree中如果將一個(gè)子節(jié)點(diǎn)插入父節(jié)點(diǎn)后并不引起父節(jié)點(diǎn)密度的降低，我們認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)并不是一個(gè)外部節(jié)點(diǎn)，該識(shí)別算法不僅從邏輯上更契合外部節(jié)點(diǎn)定義而且優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量，減少了節(jié)點(diǎn)中的外部節(jié)點(diǎn)數(shù)量；二是優(yōu)化了刪除過程，當(dāng)在刪除過程中節(jié)點(diǎn)向下溢出時(shí)，通過從父節(jié)點(diǎn)借入一個(gè)外部節(jié)點(diǎn)來防止無意義的重新插入；三是提高了查詢效率，由于減少了外部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，因此在查詢過程中需要比

4、較的次數(shù)也會(huì)相應(yīng)減少，對(duì)于經(jīng)典的區(qū)域查詢，對(duì)比Ro-Tree本文在實(shí)驗(yàn)部分獲得了20％的效率提高。 (2) 根據(jù)NAND Flash的物理特性引入了日志更新機(jī)制。由于NAND是一種write-once設(shè)備，直接在原文件上進(jìn)行更新操作會(huì)在NAND中產(chǎn)生大量的垃圾數(shù)據(jù)，降低NAND 使用空間進(jìn)而導(dǎo)致垃圾回收時(shí)的頻繁擦除操作。因此本文將地圖數(shù)據(jù)分為源數(shù)據(jù)文件和更新數(shù)據(jù)文件，將地圖的更新以日志的形式全部追加到更新數(shù)據(jù)文件的尾部，每次打開地