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云计算与地理信息系统应用

山西电子技术 2011年第 3 期
文章编号 : 1674 4578( 2011) 03 0017 02

应用实践

云计算与地理信息系统应用
郭广行 , 阴桂梅
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(1 . 太原师范学院, 山西 太原 030012 ; 2 . 太原师范学院城市与旅游学院 , 山西 太原 030012)
摘 要 : 云计算作为一种新兴的技术 , 它向中小规模的企 业用户 和个人 用户提 供了一 种可以在 几乎不 需要任 何初始投入的同时 , 可以动态组合或扩展 I T 资源 。 在地理信息系统领域 , 云计算 可以帮助处 理大量的 可以进行分 布式运算的数据 , 和不同物理位置的用户存储和共享 应用成 果 。 在这里 , 我 们要建 立一个 可使用云 来进行 数据处 理的 G IS 系统架构 。 关键词 : 云计算 ; 分布式系统 ; G IS; 系统架构 中图分类号 : G 434; TP393 文献标识码 : A 户使用这些服务时 , 采 用 即用 即付 原 则按 小时 支付 很少 的费用即可 [ 3] 。在图 1 描述 的系统 中 , 分别 使用 了 Am azon 的 EC2 和简单存储 ( S3) 功能来处理和存储 G IS 应用系统。

0 引言
G IS 应用程序所处理的问题 , 大多涉 及到高 密度的 数据 的计算。 G IS 技术的出现已有几十 年了 , 随着技 术成熟 度的 提高 , 越来越多的空间数据和非空间数据被应用其中。 日益 进步的数据采集技术 也使得 我们可 以从各 种不同 的数据 源 得到各种丰富的数据 。与此同 时 , 这一趋势带来的问题 是如 此海量的数据使得 任何单 一的机 构都很 难保存 或处 理。此 外 , G IS 系统主要 处理的 位置、 逻 辑或 物理 数据 大都 是来 自 于不同的运算 机构 [ 1] 。 G IS 系 统对这 些数 据进 行的 空间 分 析不但过程复杂而且 对运算能力的要求也是很高的。 为了和那些在不 同物理位 置的 分散用 户分 享 G IS 数 据 和运算结果 , 一个像云计 算这样 可扩展、 低成 本的 计算* 台 对 G IS 来说是至关重要的。 一个普遍的理 解是 , 云 计算 是一 个支 持 即用 即 付 模 式的可以动态缩放的 计算*台。云计算是 由相互联接的和 虚拟化的计算机组 成的一 个并行的 、 分 布式的 系统 , 其中 的 计算机在定义好的服务协 议下被 动态的 分配任 务。 [ 2] 通过 这一定义可以知道像云计算这 样高数据密度、 高运算强 度的 运算是很适合移植到 云计算*台上的。 本文提出了一个 基于云计 算* 台的 G IS 系统 应用的 架 构概述。首先 , 我们提出一个集成了 G IS 应用的云计算 的架 构模型 ; 接下来给出一个应用云计算的 G IS 应用系统的 典型 范例。

图 1 基于云计算的 G IS 应用系统

G IS 应用系统在 用户 的终 端将 任务 分解 后把 程序 和数 据提交给系统前端的 W eb 服务。 W eb 服务 在接受到任务后 使用一个合 适 的中 间件 分 解这 个应 用 给 云 中虚 拟 的节 点。通过这一任务分解过 程用户 的任务 将变得 可以 被并行 处理。与上述过程相 类似 , 前 端的 W eb 服务 可以 直接 使用 Am azon 的 S3 AP I接口将海量 数据存 储到 S3 上。当 这一过 程在 Ama zon 的 EC2 上 执行 时 , 在 S3 中 存储 的数 据可 以被 实时检索或处理。通过在 云计算 上的分 析和计 算所 得到的 结果也可以存储到 S3 中做进一步 的处理 [ 4] 。用户可以在需 要时随时使用这些数据。 在图 1 所描述的架构中 , 对于应用系统的使用 者来说最

1 云计算架构
在这一节中, 我们提出了一个通用的云计算架构 , 图 1 描 述了通用的云计算结构和地理信息系统相结合的示意架构。 本文中选择应用 广泛的 Am azon 弹性云 ( EC2) * 台。通 过 EC2 提供的 W eb 界面 , 终端用 户可 以很方 便地 访问到 云 *台提供的虚拟高 性能计 算节点 和大容 量存储 空间。当 用

收稿日期 : 2011- 03- 10 基金项目 : 山西省普通本科高等教育教学改革研究项目 : G IS 专业实践教 学研究 ( 项目编号 498045 ); 太原师范学 院 2010 年教 改项目 : JG 201027 作者简介 : 郭广行 ( 1978 ), 男 , 山西太原人 , 讲师 , 研究方向 : 分布式运算 , 地学计算 。

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重要的是可以灵活 地获得 G IS 系统 提供 的服务。 用户可 以 在世界的不 同地 方方 便地 获得 服务 ; 他 所需 要的 只 是接 入 Interne t并拥有一个 G IS 应用系统的服务账户。 系统依靠一个 G IS 中间件向用户提供计算和 分析服务。 这个程序被放置于 Amazon 的 虚拟节 点中 , 并能实 时的将 用 户的请求分解到各个 工作节点中。其他的一些中间件 , 类似 于 A neka 、 Condor 、SGE 等也是用来完成类似的工作的。
表 1 基于云计算的 G IS 系统与传统方式 G I S 系统的比较 传统方式的 G IS 系统 可用范围 对 于 运算 规 模和 适用 范围有严格的限制 硬件*台不能每个应用 程序都进行重新配置 系 统 为需 求 预留 运算 能力 以 本 地或 局 域网 的空 间为限 以防火墙为 界 , 不能跨 域访问 需要大量的初始投资 故障率较高 , 维护需要 大量的人员和时间 费用昂贵 基于云计算的 G I S 系统 通过申请 云 中的 虚拟 节 点 , 几乎可以得到任意的 运 算能力 虚拟机可 以 根据 用户 的 要 求来配置应用程序 当有需求时 , 云计算立即 分 配运算能力 云提供* 似 无限 的空 间 给 G IS 系统 可以通过 公 众网 络从 任 何 地方访问 提供即付即用的使用模式 虚拟节点在云中托管 , 发 生 故障时任 务 可以 自动 迁 移 到正常的节点上 接入方便 , 价格低廉

可以交由云计算*台 来完成了。 用户所 需要做 的就 只是通 过一个 W eb 界面来执 行程序 和管 理数 据了 , 而最 终的 结果 几乎可以实时得到并 且不需要 用户的 过多参 与。一 个基于 云的 G IS 应用系统的执行和 分析过 程和传 统方 式相 比其优 势 [ 5] 见表 1 。

2 结论
对于 G IS 应用系统来说 , 云计算提供了很多相 对于传统 方式的优势 ; 通过 云 , G IS 系统 可以 方便 地应 用集 群和 网格 等技术。文章中设计了把 G IS 应用 程序接 入云 系统 的一个 系统架构 , 并使用 Am azon EC2 作为应用的云*台。 参考文献 [ 1] Ar m brustM, F ox A. A bove the C louds : A Berke ley V iew of loud Com puting[ R ]. T echn ica l R epo rt N o . UCB /EE CS 2009 28, [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] niversity o f Ca lifo rn ia a t B erk ley , U SA, F eb rua ry , 10 , 2009 : 36- 59. 毕硕本 , 王桥 , 徐秀华 . 地理信 息系统软 件工程 的原理 与方法 [M ]. 北京 : 科学出版社 , 2003: 126- 141 . Amazon W eb Se rv ices [ DB /OL ]. http: / /www. amazon. co m /. 王昊鹏 , 刘旺 盛 . 虚拟化 技术 在云 计算 中的 应用 初探 [ J]. 电脑知识与技术 , 2008( 25): 76- 78. VM ware : M ig ra te V irtual M ach ines w ith Zero D o w nti me [ OL ]. http: / /www. v mwa re . co m /.

动态性 按需访问 存储空间 协作性 成本 维护 G IS应用

传统的 G IS 应用程 序需要 大量的 计算集 群和 数据空 间 来计算和分析海量的 数据。如 果引入了云计算 , 这一过 程就

C loud Co mputer and G IS Application
G uo G uang x ing1, Y in G u i m e 2 i ( 1. T aiyuan N ormal University, T aiyuan Shanx i 030012, China; 2. U rbanis m and T our is m A cademy, T aiyuan N or m al University, Ta iyuan Shanx i 030012 , Ch ina) Abstrac t : C loud co m puting is an e m erg ing techno logy , wh ich prov ides a way to co m bine or expand dyna m ica lly I T resources that not requ ires any in itia l invest m ent for s m a ll and m edium businesses and indiv idua l users . In the fie ld o f geographic infor m ation sys te ms , c loud co m puting can he lp process large a m ounts of data by distr ibuted computing, a lso he lp users in different physica l locations shar ing and sto ring the app lica tion resu lts . K ey word s : c loud computing ; distributed syste ms ; geog raph ic infor m ation syste m s; system arch itecture ( 上接第 14 页 ) [ 2] 李锡红 , 吴建德 , 何湘 宁 . U PS 监 控技术综 述 [ J]. 通信 电源技术 , 2003( 1): 18- 20 . [ 3] 黄智伟 , 邓月明 , 王 彦 . ARM 9 嵌 入式系 统设 计基础 教 程 [M ]. 北京 : 北京航空航天大学出版社 , 2008 . [ 4] 邓苗 . 基于 SNM P 综合网管*台的 M IB 与事件机 制的 设计与实现 [ D] . 国防科学技术大学 , 2006 . 马忠 梅 , 李 善* , 康慨 . ARM & L inux 嵌入式 系统教程 [M ] . 北京 : 北京航空航天大学出版社 , 2004. 何来坤 . 基于校园 网内 SNM P 的 U PS 远程监控 系统设 计与实现 [ J]. 杭州师范大学学报 ( 自然科学 版 ), 2009 ( 1): 62- 65.

[ 5] [ 6]

D esign and Implem entation of Interface Transition Card for UP S
M a Zhi yao (ABB (Ch ina) L i m ited, B eij ing 100015 , China ) Abstrac t : M o st U PS m on itoring systems m on itor the UPS by the ser ia l inte rface , but this way is li m ited by transm ission d istance of the interface , so the m onitor ing syste m also canno tw ork in a long d istance . T o so lve the proble m, a m onito ring syste m based on SNM P netwo rk m anagem ent pro tocol is introduced. The design o f hardwa re inter face transition card w hich is integrated w ith SNM P protoco l is proposed. The C linux operating syste m is used w ith SNM P proto co , l has co m pleted the data conversion fro m ser ia l in terface to network interface , and has ach ieved the netwo rk m anagement and mon ito ring o fU PS w ith SNM P protoco.l K ey word s : mon itoring syste m; SNM P ; C linux; network m anage m ent




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