基于开源软件平台的网格GIS原型系统-北京大学陈斌副教授课件.ppt

基于开源软件平台的网格GIS原型系统,陈斌北京大学遥感与地理信息系统研究所2008.12.18,目录,网格GIS概念网格GIS的体系结构网格GIS的关键技术第一阶段原型系统简介,网格GIS概念,网格计算的重要特征资源服务化：实现异构平台的互操作；资源的发现与调用：实现位置透明的分布式计算；空间信息集成应用发展的需要广域的地域级应用行业级应用空间信息规模化社会服务的需要关键系统的防灾与安全需要,网格GIS的目标,实现空间数据资源的共享实现空间计算资源的共享实现基于全局虚拟视图的空间信息处理实现空间信息系统计算工作的负载平衡实现系统容错实现面向问题的用户使用方式,863：网格GIS软件及其重大应用,针对我国地理空间信息共享服务和国家级行业应用等重大需求，结合国内外网格计算技术的前沿研究成果：研究网格环境下异构GIS软件互操作技术和空间信息网格计算技术；开发高性能、高可用性的网格GIS应用服务软件和集成应用系统，形成新一代网格GIS软件平台，实现网格环境下异构GIS互操作和在线共享服务；并在地质调查行业国家级空间信息网格计算、黑龙江省地理信息公共服务平台、苏州市数字城市工程等典型行业与区域开展示范应用，显著提高我国地理信息共享服务能力和GIS软件的技术水平与国际竞争力。,网格GIS总体技术体系,网格GIS体系结构与协议规范研究,网格GIS的基本组成与功能，描述网格GIS各个组成部分的关系以及它们集成的方式或方法能够将分布在各地的信息中心的空间信息资源以及地理信息服务进行汇集、共享和快速协同处理的框架。,网格GIS的软件支撑平台技术,根据空间信息协同处理中数据组织、资源分布和计算分布的特点结合现有空间信息系统软件平台的处理结构，以及现有网格计算环境的结构和运行特征研究实现空间信息协同网格计算支撑平台技术以及对应用系统构建的基本支持机制。,用户查询流程概貌,网格门户,网格门户,网格节点,网格节点,网格节点,网格节点,GSQL/API,结果,GSQL/API,结果,GSQL/API,结果,GSQL/API,结果,协同,网格GIS门户的基本功能,维护活动网格GIS节点的列表活动网格GIS节点主动登记定期轮询网格GIS节点是否可用提供计算代理服务接收全局视图的GSQL语句返回查询操作结果提供活动网格GIS节点查询服务选择活动节点直接提交查询请求,网格GIS节点配置,全局资源视图,接收模块,发送模块,全局解析,序列执行,空间数据库,调用,空间查询语言在网格GIS中的解析,空间信息的全局逻辑视图问题空间实体集和空间对象等多层次上的全局逻辑视图的形式化描述问题空间查询语言在网格GIS计算环境中解析为等价的多点并行与单点并发计算相结合的序列定义和实现方案。,网格GIS节点全局解析,词法分析,语法分析,GSQL,序列生成,目录检索,全局解析,全局资源目录,查询:结果,EDP序列执行,EDP序列,EquivalentDistributedProgram等价分布程序与全局GSQL语句等价分布式协同执行分布式执行管理,网格环境下的GIS全局空间索引技术,在协同网格环境中不同层次全局对象的基于分布式空间划分的索引技术全局空间索引的分布式生成、分布式维护算法和全局查询优化所需的通用接口,基于网格的空间信息处理事务,协同计算环境中的空间信息处理事务一致性、完整性定义以及并发空间事务的协同执行控制问题；分布式空间事务的执行管理技术分布式协同计算环境中的空间事务的回滚、补偿、提交机制,网格节点序列执行流程,EDP序列状态转换图,活动,加锁段成功,加锁段失败,就绪,返回,语句成功,恢复,语句失败,补偿成功,补偿失败回滚序列,转出,转出执行,结束,结束语句,网格节点内部流程：序列执行,EDP#1:就绪,EDP,空间数据库,空间数据库,数据传送,节点#1,节点#2,EDP#2:转出,EDP#3:恢复,EDP#4:活动,序列执行,序列执行,EDP#2:活动,序列转出,EDP#5:就绪,EDP#4:转出,EDP#8:活动,全局目录,全局目录,加锁,序列转出,网格环境下的空间资源一致性问题,空间数据分布的逻辑划分与全局视图访问机制问题在网格环境下空间索引、空间数据分布和冗余所产生的数据一致性问题,空间资源目录同步更新机制,资源目录,空间数据库,节点加入/退出通知,触发器通知,片段更新,全局目录同步,节点资源变化通知,网格GIS中的负载均衡与容错,协同网格环境下的空间数据资源和空间计算资源的自适应配置问题在规模化访问的情况下，以保持空间服务一致性、完整性为前提的空间服务负载均衡技术系统级的容错，空间信息服务系统的不间断完好运行技术空间信息服务的服务质量QoS保证技术,网格GIS安全支撑体系,网格环境下的空间信息安全机制面向空间范围和专题图层的空间信息权限设置基于角色的空间信息访问控制动态网格资源的安全控制问题,2019/12/16,23,可编辑,网格环境下空间计算的实现步骤,客户端编制空间计算任务，向网格门户提交；门户将任务转交网格计算节点，后者进行任务解译和空间查询优化，生成分布执行序列；网格计算节点分发执行序列，发起协同计算；相应计算节点接到计算任务并在本地空间数据库执行；相应计算节点完成本地计算任务后，向指定节点提交，必要时进行同步协调；指定结点进行结果汇总，返回客户端,第一阶段原型系统简介,Nebula网格GIS分布式存储与协同原型系统,Nebula运行开发环境介绍,硬件环境10台IBMPC服务器，千兆交换快速以太网软件环境（跨平台兼容Windows）操作系统：RedhatLinuxAS4开发语言：Java,C开发工具：Eclipse空间数据库：PostgreSQL8+PostGISP2P基础支撑：ProjectJXTA客户端开发：GeoTools,启动Nebula客户端,新建/打开工作空间工作空间包含了用户操作的信息连接网格门户可以连接到任何已知的门户节点可以向任何门户提交全局查询通过门户查看节点组状态活动节点列表任务序列列表全局资源目录,客户端的结构,地图显示,门户接口,查询管理,ORDB接口,客户端：总体界面,查看各节点状态,查看全局资源目录,查看虚拟全局表的分布/冗余状况全局表的空间范围片段：空间数据分布/冗余的基本单位图示表示每个活动节点所包含的片段图示表示每个片段所在的活动节点不同的全局表可以有不同的分布/冗余状况查看road表,数据分布情况,执行全局查询,查看全局表整个图层GSQL:select*fromcounty;结果数据来源追踪用户交互式查询开窗查询查看station分布状况拉框指定空间范围线穿越查询查看county分布状况拉线指定穿越线段,空间数据的图形化显示,执行查询语句,空间范围查询,穿越查询,按来源显示结果,更加复杂的全局空间连接查询,系统支持分布在不同节点的多个全局表进行空间连接查询查询：流量小于200的铁路所穿越的县,county.the_geomfromcounty,railwhererail.the_geom,查看执行序列流程,显示查询结果,节点动态加入与退出,无中心自动维护节点动态加入与退出查看节点组状