基于分布式计算的GIS集成课件

1、第八章 基于分布式计算的集成铜陵学院建筑工程学院2022/8/20分布式计算的特点、现状和发展分布式计算技术分布式GIS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/202海量数据的处理集中、独占分布、共享科学计算型决策支持型2022/8/203大型分布式GIS的功能：1，海量空间数据处理2，各专业领域业务处理3，跨专业领域综合业务处理2022/8/204基于分布式计算的组件模型：1.对象管理组织OMG的CORBA模型2.MICROSOFT公司的DCOM模型3.SUN公司的JAVA模型2022/8/205分布式计算的特点、现状和发展分布式计算技术分布式G

2、IS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/206分布式计算概述分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。2022/8/2072022/8/2082022/8/209为什么需要分布式计算？可以帮助一些缺乏研究资金的、公益性质的科学研究，加速人类的科学进程 有效利用全世界联网机器的闲置处理能力 向大众普及科学意识 2022/8/2010分布式计算的组成：1.网络通讯2.传输模式（同步传输、异步传输）3.通讯角色客户

3、端、服务端和对等端4.API应用编程接口5.CLI数据库协议6.中间件7.可靠消息机制8.其他（终端接口、消息、远程过程调用、RPC、客户服务）2022/8/20111，网络通讯两台计算机进行通讯的硬件以及系统级软件通常称为传输层。当多台计算机使用共同的传输层进行连接时，就可以称为计算机网络。通讯形式：类似于邮包快递2022/8/20122，传输模式同步传输：发送者必须得到接受者的反馈后才能继续往下工作异步传输：不需要接受者反馈信息的工作模式，或者不需要接受者立即反馈的2022/8/20133，通讯角色端：运行的线程，而不是某种狭义的计算机硬件。服务端：任务是打开通讯通道，并等待其他线程与其联

4、系。客户端：主动联系服务端进行通讯的线程对等端：既可以充当客户程序，又可以充当服务程序。2022/8/20144，API-应用编程接口API的功能：通讯功能的核心部分通常是由操作系统和网络相关的API提供。5，CLI-数据库协议X/OPEN调用级接口标准使用结构化查询语言为关系型数据库系统提供了一个标准的接口。功能：使应用程序和大部分数据库进行连接，而不需要了解数据库的具体类型。2022/8/20156，中间件功能：为通讯双方提供地址和名字的解析、认证和交易语义转换等功能，也可以为其他和中间件相关的功能提供处理逻辑。优点：让应用程序使用一系列标准的API进行开发，而不用再去了解服务端的具体位置

5、和执行细节。缺点：客户端无法了解到封装后的服务端究竟会执行怎样的逻辑操作。2022/8/20167，可靠消息机制是一种消息的传递机制。原理：需要传递的消息及附带的地址信息被同步传入中间层，并在中间层永久存储起来。一旦消息进入这种存储状态，中间层就会千方百计地将消息发送到它的目的地去，而发送进程这时就可以进行其他处理。2022/8/20178，其他（1）终端接口（终端接口的优点）（2）消息（消息机制共有几种及各自机理）（3）远程过程调用（4）RPC（核心概念）（5）客户/服务（其模式属于哪种）2022/8/2018分布式计算机系统有六个主要特征：资源分散性工作并行性结构模块性协作自治性运行坚定性

6、系统透明性2022/8/2019分布式计算系统的分类紧密耦合系统用一种全局的观点来管辖各种系统资源，它的主要目的是隐藏底层硬件的异构性和复杂性。这样的系统通常又称为分布式操作系统，或者全分布式系统。松散耦合系统是通过网络连接的一群计算机，其中每台计算机运行自己的操作系统且为其他的计算机提供系统服务。典型的松散耦合的分布式系统有网络操作系统和基于中间件的分布式系统。2022/8/20201.2分布式计算的特点：透明性（主要包括的内容）灵活性可靠性可伸缩性（分布式计算的优点及缺点）2022/8/20211.3分布式计算应用现状：1.客户/服务结构2.分布式对象技术3.中间件（能够屏蔽操作系统和网络

7、协议的差异，能够为异构系统之间提供通讯服务的软件）技术 远程过程调用中间件 面向消息中间件 分布式对象模式2022/8/2022远程过程调用中间件特点：Client/Server 数据封装 同步性 复杂性2022/8/2023面向消息中间件工作机理：应用之间以一系列消息的方式进行通讯，在发送者和接受者的传送过程中，消息保存在队列中，避免在传送过程中丢失，并且为接收者查看消息提供了一个区域，应用把消息发送到与接收者相关的队列中去，如果发送者想得到及时反馈，他们就要把接收返回消息的队列名称包含在他们发送的所有消息中2022/8/2024面向消息中间件优点：在不可靠的网络上实现可靠通信、来自于不同平

8、台和网络协议的应用间的无缝连接、简化的开发模型等 可以直接调用发送/接收的API实现应用程序之间的互操作，避免了系统底层的工作，不必考虑复杂的网络通信问题。2022/8/2025 分布式对象模式工作机理：分布式对象结构是从中间件的概念发展起来的，它将程序数据封装在具有函数接口的对象中。特点：由于在分布式对象结构中几乎完全隐藏了对象的执行细节，所以程序执行的地点、平台和编程语言对外界来说都是透明的。由于这种透明性的存在，在执行某些特定的任务时，设计者不得不在性能和透明性中折中考虑。2022/8/2026分布式计算的特点、现状与发展分布式计算技术分布式GIS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式

9、计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/2027COM/DCOM技术简介COM:微软公司开发出原始的COM用以使用户将组件连接到运行在另一台或同一台计算机上的服务。该模型对各种操作系统应用请求的接口必须通过硬连接接入到应用中。DCOM:微软公司在其ACTIVE-X技术中蕴含了“软件部件”的概念，并将其拓展为DCOM技术。特点：每个程序模块无需存储在客户端，更无需下载程序本身到客户端运行。2022/8/2028DCOM的特性：1.位置独立性2.语言无关性3.连接管理4.可扩展性5.对称的多进程处理6.灵活的配置2022/8/2029COM/DCOM技术对DCOM的评价对异构终端的支持很差，

10、只支持windows平台支持对异构数据库的访问和多种语言开发安全性差可扩展性差2022/8/2030CORBA技术概述CORBA（公共对象请求代理规范）由OMG组织制定的，在不同平台、不同语言之间实现对象通信的模型。它为分布式应用环境下对象资源共享、代码重用、可移植和对象间相互访问建立了通用标准，同样也为在大量硬件、软件之间实现互操作提供了良好的解决方案。2022/8/2031对象管理体系结构的组成：对象请示代理ORB对象服务OS通用设施CE应用对象AO2022/8/2032对CORBA的评价优点支持异构终端支持异构数据库和多种语言开发事物处理能力比较强安全性比较高可扩展性好缺点庞大复杂，实现

11、难度大技术更新慢2022/8/2033JAVA的RMI技术简介远程方法激发（RMI）JAVA提供的分布式对象通讯模型，基于RMI的客户端可以远程的激发服务器对象上的方法。2022/8/2034对RMI的评价只支持JAVA语言支持对异构终端和异构数据库的访问编程简单容易安全性好可扩展性好2022/8/2035EJB技术概述EJB 规范定义了开发和部署基于事务性、分布式对象应用程序的服务器端软件组件的体系结构。企业组织可以构建它们自己的组件，或从第三方供应商购买组件。这些服务器端组件称作Enterprise Bean，它们是（EJB）容器中驻留的分布式对象，为分布在网络中的客户机提供远程服务。20

12、22/8/2036EJB体系结构（各部分的功能）EJB组件开发者EJB组件部署者应用组装者EJB服务器提供者EJB容器提供者系统管理员2022/8/2037对EJB技术的评价支持异构终端支持异构数据库安全性好可扩展性好用于大型的企业分布式计算2022/8/2038三种方法的比较CORBA/ORBActiveX/DCOMEJB/RMI支持跨语言操作好好一般网络通讯好一般好公共服务构件好一般好事务处理好一般一般消息处理一般一般一般2022/8/2039总结与展望伴随着网络的发展，分布式计算在解决大运算量问题上发挥着越来越大的作用，尤其是数子系统的小型化，通讯技术的成熟，嵌入式设备同远程计算机通信的

13、要求越来越高。sun，microsoft等国际大公司纷纷推出构建嵌入式分布式计算环境技术，应该说嵌入式分布式计算是将来发展的一个趋势2022/8/2040分布式计算的特点、现状与发展分布式计算技术分布式GIS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/20413.1GIS软件和应用系统的发展大型的基于主机系统的GIS软件和应用关系数据库技术和C/S模型的系统中间件改良的C/S模型系统以构件开发为基础的分布式计算结构2022/8/20423.2问题的提出分布式计算系统2022/8/2043集中式模型的不适应性体现在：1，大范围的专业应用GIS，专题或者区

14、域信息系统2，小中范围的综合信息系统2022/8/2044两个问题：1，网络环境的GIS模型2，数据共享2022/8/2045分布式地理信息地理信息(Geography Information，GI)是一种重要的分布式信息资源，它包括表征直接或间接与地理圈内各种现象的数量、质量、分布特征、空间关系和规律等有联系的数字、文字、图形、图像信息。它具有描述现象本身、记录现象的空间位置和反映现象变化过程的三个基本特征。它是现实世界中联系各种信息，形成在空间和时间上连续分布的综合信息的基础。分布式地理信息(Distributed Geography Information，DGI)的概念是指地理信息存在

15、的形式具有分布式的性质。2022/8/2046分布式GIS利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的空间信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分布，逻辑上统一的空间信息处理模式。 2022/8/2047GIS Server浏览器消息队列服务器1消息队列服务器2多服务器系统2022/8/2048与分布式GIS有关的几个关系与多源数据的关系 匀质系统、异质系统与网络GIS的关系 实现途径与客户/服务器计算模型的关系 具体化与Web计算模型的关系 拓展2022/8/20493.4分布式GIS的特征数据位置透明和数据副本的位置透明的重要性降低，与GIS的设计密切相关。对网络

16、速度要求很高对数据库要求高数据共享是分布式GIS的核心思想2022/8/2050分布式GIS需要解决的问题计算与数据的合理分裂问题平衡网络负载的问题网络数据的精度判断问题多源数据的信息丢失问题2022/8/2051分布式GIS的服务类型原始数据下载静态地图显示元数据搜索动态地图浏览器数据预处理器基于Web的GIS查询和分析能理解网络的GIS软件（三种能力）2022/8/2052分布式计算的特点、现状与发展分布式计算技术分布式GIS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/2053地理信息共享的内容原始数据形式地图图像形式地理信息简单查询地理信息分析2

17、022/8/2054地理信息共享的实现分布式地理信息的用户分布式地理信息用户的权限分布式地理信息在线销售分布式地理信息的版权2022/8/20554.3分布式计算环境下的地理数据互操作空间数据转换与互操作直接转换-相关表直接转换-转换器基于空间数据转换标准的转换互操作的定义互操作的层次和协议六个层次OGC的分布式互操作模型（开放式地理数据模型、信息群模型、OGIS模型）2022/8/2056分布式计算的特点、现状与发展分布式计算技术分布式GIS分布式GIS的共享与互操作GIS的分布式计算框架分布式城市GIS应用实例2022/8/20575.1GIS的分布式计算模型传统GIS模式下数据格式互不兼

18、容、资源无法共享等诸多弊端已严重阻碍了GIS在产业部门的广泛应用。在Internet/ Intranet环境下建立可伸缩性的分布式计算体系结构成为各种领域应用的主流。如何使GIS完成从传统客户/服务器计算模型到分布式计算模型的转化,以满足不同部门和社会经济可持续发展的需要将是GIS面临的严峻考验。2022/8/2058现有的Internet GIS软件一般分为基于服务器和基于客户机的应用系统两类。基于服务器的应用系统有MapObjects/ArcView IMS和ProServer;基于客户机的应用系统有GeoMediaWeb Map和MapGuide。2022/8/20595.2客户/服务器模式在分布式应用中的不足客户/服务器模式在分布式应用中的优势减轻了网络负载更好地利用了资源具有更好的性能提高了数据安全性客户/服务器模式是一种开放式的结构,其开放性使得系统的扩充变得十分简单方便。2022/8/2060随着Internet的发展,计算环境的高度分布和动态变化等特性变得越来越突出,而客户/服务器模式固有的局限性使得它越来越无法胜