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云计算及其在GIS中的发展

云计算及其在 GIS 中的发展
摘要: 摘要:云计算是*几年来在计算机领域十分热门的一个词汇,随着技术的发展和市场的扩
张,GIS 开始与其他 IT 应用深度融合,并且逐渐进入 IT 应用的主流。在云计算的时代,GIS 也面临着新的机会与变革。本文从云计算的概念和体系结构出发,论述了云计算的理论和关 键技术。重点从 GIS 角度总结了目前云计算在国内外地理信息行业的应用情况。

Abstract:Cloud computing is several near in resent years is a very popular vocabulary, extend : along with the technical development and the market at the calculator realm, the GIS beginning applies depth to blend with other IT, and gets into the main current of IT application gradually. The ages that computes in cloud, GIS also faces a new opportunity and change. This text computes from cloud of concept and system structure set out and discussed the theory and key technique of cloud calculation. Mainly discusses a cloud calculation from the GIS angle is in the applied circumstance of domestic and international geography information profession currently. 关键词: 关键词:云计算;云服务;GIS; 引言: 引言:
从早年的网格计算到今天的云计算,技术在不断进步,基础设施也在不断增强。但强大 的需求持续消耗着新增的计算资源。无论增加多少 CPU、内存、硬盘,似乎永远也无法满足 计算需求的持续增长。后来,人们发现现有的计算资源,其利用率还有待大规模地提高,于 是网格计算这种能够将更多孤岛的计算能力连接起来的方式赢得了很多企业的关注。 然而网 格计算强调的是连接,它对整个计算资源中心的控制能力相比云计算概念要弱得多。此外, 网格计算很难实现对资源的动态分配和动态切割。 毕竟要对计算资源进行动态切割和分配是 一件很不容易的事情,这需要对整个分布式、异构计算环境有极为强大的监管和控制能力。 此外,早期的网格计算,对网络本身还有较大的需求,而这一点在 Web 环境当中几乎很难 做到。有限的几个协议和松散的 Web 管理,让网格计算变得更加困难。此外,网格关注在 计算资源和计算能力的分享上, 而没有考虑到计算中心应该交付的是服务, 而不是其他东西, 这就成为人们使用网格的一大* 云计算提供了远远超越计算和存储本身的服务, 其内涵 也要丰富得多。除了包括以服务为交付模式的计算和存储基础设施外,虚拟主机的租用、社 会关系网的数据信息服务、商业流程、应用程序运行环境、编程模型、协同环境以及 IT 管 理外包等各种模式都可以放在云计算的范畴之内。 云计算概念是由 Google 提出的,到现在为止微软、亚马逊、IBM 等多家公司已经推出 了自己的云服务模式。关于云计算到底是什么?一百个人的回答可能有一百种不同的答案。 尤其是各种各样的企业, 在谈论着完全不搭调的不同类型云计算。 云计算的说法正在广为流 行,Gartner 高级分析师 Ben Pring 评价道:“它正在成为一个大众化的词语。”但是,问 题是似乎每个人对于云计算的理解各不相同。作为一个对互联网的比喻, “云”是很容易理 解的。但是一旦同“计算”联系起来,它的意义就扩展了,而且开始变得模糊起来。有些分 析师和公司把云计算仅仅定义为计算的升级版——基本上就是互联网上提供的众多虚拟服 务器。 另外一些人把云计算定义的更加宽泛, 他们认为用户在防火墙保护之外消费的任何事 物都处于“云”之中。云计算被人们关注是在人们考虑 IT 业到底需要什么之后,人们需要 找到一种办法能够在不增加新的投资, 新的人力和新的软件的情况下增加互联网的能力和容

量。而云计算正好提供了这种可能。现今云计算正处于一个起步的阶段,大大小小的公司提 供着各式各样的云计算服务, 从软件应用到网络存储再到邮件过滤。 这些公司一部分是基础 设备提供商,另一部分是像 Salesforce.com 之类的 SAAS(软件即服务)提供商。现今主要 实现的是基于互联网的个人服务,但是云计算的聚合和整合正在产生。 本文主要分两个部分进行论述,第一部分主要论述云计算的概念、特点及关键技术等; 第二部分主要论述云计算在 GIS 领域的一些国内外应用。

一、 云计算概述
1、 云计算的定义与特点 、 云计算的定义与特点
云计算的定义现在有很多,现在主流的观点可以认为云计算是分布式处理(Distributed Computing) 、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,或者 说是这些计算机科学概念的商业实现。 是指基于互联网的超级计算机模式——即把存储于个 人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起、协同工作。在极大规 模上可扩展的信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种计算方式。 云计算具有以下特点: (1) 超大规模。 “云 ”具有相当的规模,Google 云计算已经拥有 100 多万台服务器, Ama、IBM、微软、等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服 务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。 (2) 虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资 源来自“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了 解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服 务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。 (3) 高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机可靠。 (4) 通用性。云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应 用,同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。 (5) 高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。 (6) 按需服务。“云”是一个庞大的资源池,你按需购买;云可以象自来水,电,煤 气那样计费。 (7)极其廉价。 由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云, “云” 的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本, “云”的通用性使 资源的利用率较之传统系统大幅提升, 因此用户可以充分享受“云”的低成本优势, 经常只 要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

2、云计算的几大形式
InfoWorld 网站同数十家公司、分析家和 IT 用户讨论出了云计算的几大形式: 1.SAAS(软件即服务) 这种类型的云计算通过浏览器把程序传给成千上万的用户。 在用户眼中看来, 这样会省 去在服务器和软件授权上的开支;从供应商角度来看,这样只需要维持一个程序就够了,这 样能够减少成本。Salesforce.com 是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS 在人力资源 管理程序和 ERP 中比较常用。 Google Apps 和 Zoho Office 也是类似的服务 2.实用计算(Utility Computing) 这个主意很早就有了,但是直到最*才在 Ama.com、Sun、IBM 和其它提供存储服务和虚 拟服务器的公司中新生。 这种云计算是为 IT 行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、 I /O 设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。

3.网络服务 同 SAAS 关系密切,网络服务提供者们能够提供 API 让开发者能够开发更多基于互联网 的应用,而不是提供单机程序。 4.*台即服务 另一种 SAAS,这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。你可以使用中间商 的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。 5.MSP(管理服务提供商) 最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面向 IT 行业而不是终端用户,常用于邮 件病毒扫描、程序监控等等。 6.商业服务*台 SAAS 和 MSP 的混合应用,该类云计算为用户和提供商之间的互动提供了一个*台。比 如用户个人开支管理系统,能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。 7.互联网整合 将互联网上提供类似服务的公司整合起来, 以便用户能够更方便的比较和选择自己的服 务供应商。 目前,数据、软件、*台、基础设施都已成为“云计算”的战略资源,而今后“云计算” 的发展则取决于上述战略资源同“集中计算、按需应用”模式的整合与关联的程度——用一 个简单的公式来表达就是: 云计算 =(数据+软件+*台+基础设施)* 服务

3、 云计算的原理与体系结构 、
云计算的基本原理是使计算分布在大量的分布式计算机上, 而非本地计算机或远程服务 器中, 其前身是利用并行计算解决大型问题的网格计算和将计算资源作为可计量的服务提供 的公用计算,在互联网宽带技术和虚拟化技术高速发展后萌生出云计算。 按照最大众化、 最通俗理解云计算就是把计算资源都放到互联网上, 互联网即是云计算时代的云。 计算资源 则包括了计算机硬件资源(如计算机设备、存储设备、服务器集群、硬件服务等)和软件资 源(如应用软件、集成开发环境、软件服务) 云计算*台是一个强大的“云”网络,连接了 。 大量并发的网络计算和服务, 可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力, 将各自的资源通 过云计算*台结合起来,提供超级计算和存储能力。通用的云计算体系结构如下图所示:

云用户端:提供云用户请求服务的交互界面,也是用户使用云的入口,用户通过 Web 浏览 器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。打开应用实例与本地操作桌面系统一样。

服务目录: 云用户在取得相应权限后可以选择或定制的服务列表, 也可以对已有服务进行退 订的操作,在云用户端界面生成相应的图标或列表的形式展示相关的服务。 管理系统和部署工具:提供管理和服务,能管理云用户、可用计算资源和服务,接收用户发 送的请求,根据用户请求并转发到相应的程序,调度资源智能地部署资源和应用。 监控:监控和计量云系统资源的使用情况,以便做出迅速反应,完成节点同步配置、负载均 衡配置和资源监控,确保资源能顺利分配给合适的用户。 服务集群:虚拟的或物理的服务器,由管理系统管理,负责高并发量的用户请求处理、大运 算量计算处理、用户 Web 应用服务,云数据存储时采用相应数据切割算法采用并行方式上 传和下载大容量数据。

4、 云计算的关键技术 、
以 google 公司为例我们剖析了一下云计算涉及的关键技术。 1.编程模型 MapReduce 是 Google 开发的 java、Python、C++编程模型,它是一种简化的分布式编程模型 和高效的任务调度模型,用于大规模数据集(大于 1TB)的并行运算。MapReduce 模式的思 想是将要执行的问题分解成 Map(映射)和 Reduce(化简)的方式, 先通过 Map 程序将数据切割 成不相关的区块,分配(调度)给大量计算机处理,达到分布式运算的效果,再通过 Reduce 程序将结果汇整输出。

2、海量数据分布存储技术 云计算系统由大量服务器组成, 同时为大量用户服务, 因此云计算系统采用分布式存储的方 式存储数据,用冗余存储的方式保证数据的可靠性。 3、海量数据管理技术 云计算系统中的数据管理技术主要是 Google 的 BT(BigTable)数据管理技术和 Hadoop 团队开 发的开源数据管理模块 HBase。 4、虚拟化技术 通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离, 它包括将单个资源划分成多个虚拟资源 的裂分模式, 也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。 虚拟化技术根据对象可分 成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等,计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟 化和桌面虚拟化。 5、云计算*台管理技术 云计算系统的*台管理技术能够使大量的服务器协同工作, 方便的进行业务部署和开通, 快 速发现和恢复系统故障,通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。

二、 云计算在 GIS 中的应用实例

1、 国际上的应用实例 、
把云计算纳入 GIS 领域的第一个应用实例是由 ESRI 公司开发实现的 ArcGIS10, 它是第一次将 GIS 的应用推向了云端。 ESRI 的 ArcGIS 产品*台解决方案中, 在 云服务和部署模型所提供的 技术和体系结构是研究和发展的关键领域。 ESRI 支持云的方式: (1) ArcGIS10 可直接部署在亚马逊云*台上,把对空间数据的管理、分析和处理功能送 上云端。 (2) Arcgis.com 是 ESRI 的云资源共享*台,提供了由 ESRI 统一维护的在线地图服务、分 析功能服务、在线应用服务以及共享环境。 ESRI 目前已经推出了两种云的服务模式,即共有云服务和私有云服务。 ESRI 的公共云体系主要也是由软件即服务、*台即服务和基础设施即服务组成。 (1)软件即服务

*台即服务:

基础设施即服务:

通过从 ArcGIS Explorer 访问 ArcGIS online,无需启动 Web 浏览器便可搜索和访问存储在 Internet 上的内容。 与使用传统的桌面版 ArcGIS Explorer 类似,你可以更换底图,添加点,建立书签等,所有的这 些都可以通过 ArcGIS.com 网站进行共享。 ArcGIS Business Analyst Online 提供的服务有人口与经济统计数据 、位置评估与市场调查、 地理报表分析、使用 Flex API 开发云中运用程序。

ArcLogistics Online:(1)ArcLogistics 是 Esri 提供的物流配送车辆线路优化的 SaaS; (2) ArcLogistics 可以实现多点、多线路的线路配送并充分考虑车辆的使用情况,如车辆容载率、 车辆成本、配送时间、调节配送、配送区域规划问题等,并解决从配送规划线路到车辆配送 寻航问题的整体解决方案。 使用 ARCGIS 实施私有云: ARCGIS 私有云关注的焦点:允许动态设置 GIS 服务占据资源、允许动态调整硬件资源、提 供 GIS 服务与数据的安全保障、允许云使用者自定制 GIS 应用和服务。 私有云的体系结构如下图所示:

2、 国内的应用实例 、
北京超图软件股份有限公司认为:云计算之所以成为云计算,是因为既有云(用户无需 关心硬件、操作系统等非业务相关内容,同时可以动态扩展服务能力,可按需计费等等), 又有计算(各类专业的查询、分析功能),且两者是结合在一起的。当前主流的 GIS 服务器产 品均有计算,但都不是真正意义上的云;Google Map、Bing Map 等以“云”提供了地图和少 量的地名查询、路线查找等功能外,均不提供 GIS *台所具备的各类专业分析功能,他们强 于“云”而弱于“计算”。 为了不让 GIS 游离于云计算之外, 超图等国内的 GIS 厂商已开始 与 IBM 蓝云、红帽 Linux、微软 DDTK-E 等的多个云*台上进行合作,用户也可以用此来构 建自己的“私有云”。其次,在超级集群技术,超图推出支持在内网和公网上的分布式异构 集群的产品,为支持 GIS 云的分布式部署和扩展做好了准备。另外,超图新一代 GIS *台产 品基于共相式 GIS 技术理念,支持包括 Windows、Linux、Unix 等各类操作系统,使得可以 支持基于不同操作系统所构建的云,让用户也有更多的选择。 2010 年 4 月 27 日,红帽与超图软件公司合作发布基于开源云计算架构的 GIS(地理信 息系统)*台解决方案 SuperMap SGS。该方案是服务于数字城市地理信息测绘相关应用的 公共软件*台。SuperMap SGS *台是基于开源的云计算架构,为什么选择开源?超图软件

公司研发中心架构总监陈国雄向 51CTO 记者介绍说,首先,我们希望开发的产品是基于开 放的架构,合作伙伴可以遵循公共的规范来进行部署和二次开发;其次,基于安全的考虑, 我们希望自己的产品从底层来讲就是可控制的, 开源是利于普及的一种方式, 这让我们和政 府行业用户可以深入合作; 其次, 采用开源也是因为红帽在云计算技术上给了我们很大的支 持,所以运行环境上我们选择了开源。

结论: 结论:
虽然,云计算在 GIS 市场具有相当大的潜力,对于 GIS 厂商来说也存在很大的机遇,但 是从国内应用趋势来看,适合云计算*台 GIS 还有一段漫长的路要走,GIS 冲上云端还要面 临很大的挑战。但是迎接云计算时代已然来临,尤其是专业市场对于私有云迫切需求,未来 基于云*台 GIS 服务也将成为消费级市场未来发展方向。

参考文献: 参考文献:
[1] 刘鹏. 云计算[M].北京:电子工业出版社,2010.3 [2] 孙健, 贾晓菁.Google 云计算*台的技术架构及对其成本的影响研究[J].电信科学: 2010(1) [3] 唐箭.云计算研究综述[J].内蒙古民族大学学报:1008-5149(2010)02-0015-02. [4] 戴立乾,陈娜. 浅议云计算时代下 GIS 的发展[J]. 安徽农业科学:0517-6611(2009)3115556-02. [5] Hofmann.Paul. Cloud computing: The limits of public clouds for business applications[J]. IEEE Internet Computing, v 14, n 6, p 90-93, November-December 2010 [6] Fraser.Steven. Cloud computing beyond objects: Seeding the cloud[J]. Proceedings of the Conference on Object-Oriented Programming Systems, Languages, and Applications, OOPSLA, p 847-850, 2009, OOPSLA 2009 Companion - 24th Annual ACM Conference on Object-Oriented Programming, Systems, Languages and Applications, OOPSLA 2009




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