本發(fā)明涉及高性能計(jì)算領(lǐng)域和數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，具體地涉及一種移動(dòng)對(duì)象查詢裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球定位系統(tǒng)、無(wú)線通信技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的飛速發(fā)展，大量移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)、平板電腦和各種車(chē)載設(shè)備)逐漸進(jìn)入人們的日常生活，基于位置的服務(wù)(locationbasedservice，lbs)逐漸興起并得到廣泛應(yīng)用。lbs是指移動(dòng)設(shè)備利用各種定位技術(shù)獲得當(dāng)前位置信息，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到某項(xiàng)服務(wù)，例如：用戶可以開(kāi)展智能交通控制、污染物的擴(kuò)散監(jiān)測(cè)、颶風(fēng)的移動(dòng)路徑及影響范圍監(jiān)測(cè)等。

目前，關(guān)于lbs的研究主要專(zhuān)注于解決移動(dòng)對(duì)象的快速更新和查詢實(shí)時(shí)響應(yīng)問(wèn)題。但是，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)方案具有如下缺陷：

1)此類(lèi)方案需要構(gòu)建復(fù)雜的索引結(jié)構(gòu)，并隨后續(xù)更新的到來(lái)不斷維護(hù)索引結(jié)構(gòu)。

2)隨著用戶數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富，其算法處理框架不能很好的應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)下位置服務(wù)的新需求。

因此，需要找到新的移動(dòng)對(duì)象查詢方案，以滿足大數(shù)據(jù)下位置服務(wù)的查詢需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種移動(dòng)對(duì)象查詢裝置，該移動(dòng)對(duì)象查詢裝置用于實(shí)現(xiàn)滿足大數(shù)據(jù)下位置服務(wù)的查詢需求的移動(dòng)對(duì)象查詢方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種移動(dòng)對(duì)象查詢裝置，所述移動(dòng)對(duì)象查詢裝置包括：預(yù)處理模塊，用于通過(guò)緩存器緩存實(shí)時(shí)檢測(cè)的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和用戶輸入的查詢數(shù)據(jù)；以及執(zhí)行模塊，與所述預(yù)處理模塊通信，用于從所述預(yù)處理模塊獲取所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)，并通過(guò)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引，再通過(guò)gpu對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，以獲得查詢結(jié)果。

可選地，所述預(yù)處理模塊被配置為具有多個(gè)快照空間，且在每個(gè)快照空間中，通過(guò)緩存器緩存實(shí)時(shí)檢測(cè)的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和用戶輸入的查詢數(shù)據(jù)。

可選地，所述執(zhí)行模塊包括：接收子模塊，與所述預(yù)處理模塊通信，用于從所述預(yù)處理模塊獲取所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)；第一執(zhí)行子模塊，與所述接收子模塊通信，用于通過(guò)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引；以及第二執(zhí)行子模塊，與所述第一執(zhí)行子模塊通信，用于通過(guò)gpu對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，以獲得查詢結(jié)果。

可選地，所述執(zhí)行模塊被配置為通過(guò)一個(gè)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引，并通過(guò)若干個(gè)gpu對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

可選地，所述移動(dòng)對(duì)象查詢裝置還包括：調(diào)度模塊，與所述執(zhí)行模塊通信，用于獲取所述查詢結(jié)果，并將所述查詢結(jié)果分發(fā)給用戶。

可選地，所述調(diào)度模塊包括：分發(fā)子模塊，與所述執(zhí)行模塊通信，用于獲取所述查詢結(jié)果并將所述查詢結(jié)果分發(fā)至用戶；以及刪除子模塊，與所述執(zhí)行模塊通信，用于獲取并刪除所述執(zhí)行模塊進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中所產(chǎn)生的中間結(jié)果。

通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例所具有的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置及方法提出了一個(gè)基于新硬件環(huán)境下的高吞吐量移動(dòng)對(duì)象查詢處理框架，可以充分發(fā)揮了大內(nèi)存、多核cpu、gpu的特點(diǎn)，從而提高了移動(dòng)對(duì)象的查詢處理效率，更能滿足大數(shù)據(jù)下基于位置服務(wù)的用戶查詢需求。

本發(fā)明實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明實(shí)施例，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的gpgpu模型的架構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的查詢處理框架的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100預(yù)處理模塊200執(zhí)行模塊

300調(diào)度模塊201接收子模塊

202第一執(zhí)行子模塊203第二執(zhí)行子模塊

301分發(fā)子模塊302刪除子模塊

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明實(shí)施例。

本申請(qǐng)發(fā)明人通過(guò)對(duì)許多l(xiāng)bs技術(shù)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在很多大數(shù)據(jù)應(yīng)用中系統(tǒng)的吞吐量是關(guān)鍵因素，而優(yōu)化單個(gè)查詢的處理時(shí)間，不能成為提升整個(gè)系統(tǒng)吞吐量的關(guān)鍵。對(duì)于大部分應(yīng)用而言，單個(gè)查詢的響應(yīng)時(shí)間只要達(dá)到秒級(jí)就可以滿足需求，不需要刻意追求單個(gè)查詢的響應(yīng)時(shí)間，例如對(duì)于典型的打車(chē)應(yīng)用(app)，大部分用戶只要能在幾秒鐘內(nèi)得到響應(yīng)就能滿足要求，對(duì)于更快的查詢響應(yīng)時(shí)間，用戶的服務(wù)體驗(yàn)沒(méi)有明顯變化。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)大量查詢涌入時(shí)，查詢需要排隊(duì)以等待響應(yīng)，查詢的排隊(duì)等待時(shí)間，將會(huì)影響用戶的得到響應(yīng)的時(shí)間。因此，提高系統(tǒng)的吞吐量，減少用戶的排隊(duì)等待時(shí)間，對(duì)增加用戶的服務(wù)體驗(yàn)至關(guān)重要。

基于這一思路，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種移動(dòng)對(duì)象查詢裝置，如圖1所示，該移動(dòng)對(duì)象查詢裝置包括：預(yù)處理模塊100，用于通過(guò)緩存器(以下稱(chēng)為buffer)緩存實(shí)時(shí)檢測(cè)的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和用戶輸入的查詢數(shù)據(jù)；以及執(zhí)行模塊200，與所述預(yù)處理模塊100通信，用于從所述預(yù)處理模塊100獲取所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)，并通過(guò)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引，再通過(guò)gpu(graphicsprocessingunit，圖形處理單元)對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，以獲得查詢結(jié)果。

其中，移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)例如是典型打車(chē)應(yīng)用中涉及的車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置的變化，查詢數(shù)據(jù)例如是典型打車(chē)應(yīng)用中涉及的用戶對(duì)附近兩公里內(nèi)的出租車(chē)的查詢。

其中，可知所述執(zhí)行模塊200充分運(yùn)用了多核cpu和gpu的特性，對(duì)于buffer中到來(lái)的移動(dòng)對(duì)象更新查詢，通過(guò)重新構(gòu)建索引的方式，充分發(fā)揮了多核cpu的特性；對(duì)于構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)，利用gpu精于高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的特征，提高了算法查詢的性能。

另外，所述執(zhí)行模塊200還利用了大容量?jī)?nèi)存技術(shù)，即將工作負(fù)載(即buffer緩存的查詢數(shù)據(jù)和移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù))全部放在多核cpu中進(jìn)行處理，從而充分利用了數(shù)據(jù)的空間局部性，增加了高速緩存的命中率，從而有利于后續(xù)提高相關(guān)算法的執(zhí)行效率。

因此，可知本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置配置了基于大容量?jī)?nèi)存、多核cpu和gpu的新硬件環(huán)境的查詢框架，該查詢框架的具體配置可以例如：配置每臺(tái)可以提供12tb內(nèi)存的若干臺(tái)8路服務(wù)器，配置cpu內(nèi)核數(shù)最大可達(dá)18個(gè)的服務(wù)器，以及配置用來(lái)做大規(guī)模的并行運(yùn)算的gpu。其中，由buffer緩存數(shù)據(jù)，由cpu負(fù)責(zé)執(zhí)行復(fù)雜邏輯處理和事務(wù)管理等不適合數(shù)據(jù)并行的計(jì)算，由gpu負(fù)責(zé)計(jì)算密集型的大規(guī)模并行計(jì)算。

進(jìn)一步地，多核cpu和gpu的配合構(gòu)成了gpgpu(generalpurposegpu，通用目的gpu)模型。如圖2所示，在gpgpu模型中，cpu作為主機(jī)(host)，gpu作為協(xié)處理器或者設(shè)備(device)。在一個(gè)系統(tǒng)中可以存在一個(gè)主機(jī)和若干個(gè)設(shè)備，即可理解為：所述執(zhí)行模塊200被配置為通過(guò)一個(gè)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引，通過(guò)若干個(gè)gpu對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

另外，多核cpu是以單元格為單位將構(gòu)建完成的grid索引的數(shù)據(jù)輸送至gpu端，如圖2所示，gpu端保留了多核cpu端的基于grid索引的單元格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，gpu對(duì)相同單元格中的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，且各個(gè)單元格之間相互獨(dú)立，可以并行執(zhí)行。其中，例如圖2中的單元格(2,0)是指二維歐式空間坐標(biāo)為(2，0)的單元格，gpu對(duì)該單元格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可獲得相關(guān)查詢結(jié)果。

在這個(gè)gpgpu模型中，cpu與gpu協(xié)同工作，各司其職，cpu負(fù)責(zé)進(jìn)行邏輯性強(qiáng)的事物處理和串行計(jì)算，gpu則專(zhuān)注于執(zhí)行高度線程化的并行處理任務(wù)。因此一旦確定了程序的并行部分，就可以考慮把這部分計(jì)算工作交給gpu。

需說(shuō)明的是，cpu、gpu各自擁有相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器地址空間，即：主機(jī)端的內(nèi)存和設(shè)備端的顯存。

基于gpgpu模型架構(gòu)，如圖3所示，所述執(zhí)行模塊200優(yōu)選為可以包括：接收子模塊201，與所述預(yù)處理模塊100通信，用于從所述預(yù)處理模塊100獲取所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)；第一執(zhí)行子模塊202，與所述接收子模塊201通信，用于通過(guò)多核cpu對(duì)所述移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和所述查詢數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引；以及第二執(zhí)行子模塊203，與所述第一執(zhí)行子模塊202通信，用于通過(guò)gpu對(duì)構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，以獲得查詢結(jié)果。

可知，接收子模塊201用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行模塊200與預(yù)處理模塊100之間的信息交互，而第一執(zhí)行子模塊202和第二執(zhí)行子模塊相配合形成基于gpgpu模型的信息處理框架。

另外，在本實(shí)施例中，所述預(yù)處理模塊100優(yōu)選為被配置為具有多個(gè)快照空間，且在每個(gè)快照空間中，通過(guò)buffer緩存實(shí)時(shí)檢測(cè)的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和用戶輸入的查詢數(shù)據(jù)。如此，后續(xù)在執(zhí)行模塊200中，可對(duì)快照中的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)構(gòu)建索引，有利于發(fā)揮多核cpu的硬件性能。

其中，關(guān)于快照的原理及具體方法，可參考現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例在此不再贅述。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置優(yōu)選為還包括：調(diào)度模塊300，與所述執(zhí)行模塊200通信，用于獲取所述查詢結(jié)果，并將所述查詢結(jié)果分發(fā)給用戶。

除分發(fā)查詢結(jié)果外，本實(shí)施例的調(diào)度模塊300還優(yōu)選為可以刪除一些中間結(jié)果，即如圖4所示，所述調(diào)度模塊300可以被配置為包括：分發(fā)子模塊301，與所述執(zhí)行模塊200通信，用于獲取所述查詢結(jié)果并將所述查詢結(jié)果分發(fā)至用戶；以及刪除子模塊302，與所述執(zhí)行模塊200通信，用于獲取并刪除所述執(zhí)行模塊進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中所產(chǎn)生的中間結(jié)果。

在考慮調(diào)度模塊300的前提下，本實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置所建立的利用大內(nèi)存、多核cpu和gpu的特征的查詢處理框架如圖5所示，主要包括三個(gè)階段：預(yù)處理(preprocessing)階段、執(zhí)行(execute)階段和調(diào)度(dispatch)階段，這三個(gè)階段順序執(zhí)行。

在preprocessing階段，主要通過(guò)buffer緩存到來(lái)的移動(dòng)對(duì)象更新數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)。同時(shí)把數(shù)據(jù)推送到下一階段。其中，preprocessing階段通過(guò)查詢窗口(querywindow)-對(duì)象窗口(objectwindow)、查詢緩存(querybuffer)-對(duì)象緩存(objectbuffer)的模式按快照方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。

在execute階段，首先通過(guò)多核cpu，對(duì)上一階段到來(lái)的數(shù)據(jù)重新構(gòu)建索引，通過(guò)重新構(gòu)建索引的方式，避免了傳統(tǒng)方式中對(duì)索引的復(fù)雜更新維護(hù)操作，充分發(fā)揮了多核cpu的特性。其中，重新構(gòu)建索引的方式如圖中所示的索引查詢(indexquery)-索引對(duì)象(indexobject)的方式。

其次，對(duì)于構(gòu)建好的索引結(jié)構(gòu)，推送到gpu端進(jìn)行運(yùn)算，即gpu執(zhí)行查詢處理(processqueries)，充分發(fā)揮gpu并行計(jì)算效率高的特點(diǎn)，提高運(yùn)算的執(zhí)行效率。當(dāng)完成運(yùn)算后，把結(jié)果推送到下一階段。

在dispatch階段，把查詢得到的結(jié)果分發(fā)給用戶，同時(shí)刪除運(yùn)算過(guò)程中的中間結(jié)果。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)對(duì)象查詢裝置提出了一個(gè)基于新硬件環(huán)境下的高吞吐量移動(dòng)對(duì)象查詢處理框架，可以充分發(fā)揮大內(nèi)存、多核cpu、gpu的特點(diǎn)，從而提高了移動(dòng)對(duì)象的查詢處理效率，更能滿足大數(shù)據(jù)下基于位置服務(wù)的用戶查詢需求。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明例的可選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明實(shí)施例并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個(gè)(可以是單片機(jī)，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

此外，本發(fā)明實(shí)施例的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明實(shí)施例的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容。