[發明專利]一種空間信息云計算系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201410264234.7
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104021029B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 陳斌;劉躍虎
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F17/30
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 張肖琪

技術領域

本發明涉及空間信息計算技術，尤其涉及一種空間信息云計算系統及其實現方法。

背景技術

信息技術的每一次進步，都會給地理信息系統(GIS)帶來巨大的影響，如PC之于桌面GIS，互聯網之于WebGIS，網格計算之于網格GIS等。云計算的出現為解決傳統GIS中遇到的海量空間數據存儲、運維成本高、計算緩慢、可伸縮性較差以及價格高昂等問題提供了有效的解決途徑。云GIS作為面向未來的地理信息系統，已迅速成為當前GIS軟件的發展趨勢和研究熱點。

地理信息軟件即服務(SaaS)、地理信息平臺即服務(PaaS)和地理信息基礎設施即服務(IaaS)是云GIS的三種主要服務形式。其中，承擔著承上啟下作用的空間信息云計算平臺(PaaS)系統和軟件，是云GIS的重要組部分。而彈性計算機制則是云計算平臺的關鍵技術之一，各大商業云計算平臺均提供了彈性計算解決方案，它可以有效提高資源利用率并極大地降低系統運維成本，使用戶開發應用時不需關心系統的存儲和計算細節。但是，現有的云GIS平臺系統卻并未對彈性計算機制展開深入研究，導致的結果是，現有的云GIS平臺系統不具備彈性計算機制，無法提供對計算資源的自動伸縮服務；這種類型的平臺系統需要人工配置系統環境，系統運維復雜、不能自動伸縮，用戶需要關心系統的存儲和計算細節。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種具備彈性計算能力的空間信息云計算系統及其實現方法，目的是為地理信息系統(GIS)開發者提供一種支持彈性計算的空間信息云服務開發平臺，解決現有技術難以解決的海量空間數據存儲困難、運維成本高、計算緩慢、可伸縮性較差以及價格高昂等問題，降低開發者開發出具備強大計算能力的云GIS應用的成本和開發難度。

本發明的技術方案如下：

一種空間信息云計算系統，該系統自下而上包括空間信息處理虛擬化模塊、空間信息彈性計算模塊和空間信息云服務開發平臺模塊，其中，空間信息處理虛擬化模塊提供對硬件資源的虛擬化服務；空間信息彈性計算模塊提供計算資源的自動伸縮服務；空間信息云服務開發平臺模塊用于對外提供云GIS應用開發服務，通過它開發的GIS應用具備計算資源自動伸縮的能力。

一種空間信息云計算系統的實現方法，該方法通過創建空間信息處理虛擬機(GeoVM)、空間信息云平臺彈性伸縮機制和空間信息云服務開發平臺，使得通過所述開發平臺開發的應用都具有自動彈性伸縮功能，包括如下步驟：

S1，建立空間信息處理虛擬機管理機制，空間信息處理虛擬機管理機制包括通過創建空間信息處理虛擬機管理中間件來管理空間信息處理虛擬機；

S2，建立空間信息云平臺彈性伸縮機制，獲得對空間信息的彈性計算能力；空間信息云平臺彈性伸縮機制包括建立負載監控器、自動伸縮組件和請求隊列管理器；

S3，建立空間信息云服務開發平臺，用于為用戶訪問系統資源提供接口，使得可以便捷地開發出具備彈性伸縮能力的云GIS應用；空間信息云服務開發平臺包括空間信息存儲模型、并行計算模型和GIS開發接口。

上述空間信息云計算系統的實現方法，進一步地，步驟S1所述的空間信息處理虛擬機管理是通過使用Python編程語言來封裝OpenStack的REST接口實現的，虛擬機中內置有GIS開發所需的環境和開發軟件包。

步驟S1中的空間信息處理虛擬機管理機制還包括建立空間信息處理虛擬機池，通過所述虛擬機池預先創建一組可用的虛擬機，并維護可用虛擬機的數量，以供系統循環使用，由此減少創建和銷毀空間信息處理虛擬機所用的時間，從而提高空間信息虛擬化的服務速度。

在本發明的實施例中，空間信息處理虛擬機池包括遠程調用接口API、監控器、請求執行引擎和數據存儲與訪問接口，其管理機制包括：

通過遠程調用接口API接收外部的負載監控器的節點請求；

通過監控器監控可用節點數量，使可用節點數目保持在合適規模；

通過請求執行引擎處理空間信息處理虛擬機發出的請求；

通過數據存儲與訪問接口進行數據的訪問和共享。

上述任一空間信息云計算系統的實現方法中，步驟S2中建立負載監控器是通過采用負載監測服務glances來監測各數據節點的負載信息，并通過輪詢機制定期獲取系統的負載信息和負載級別，以此來計算用戶集群當前的負載情況。

優選地，步驟S2中所述的空間信息云平臺彈性伸縮機制包括如下過程：

S61，通過負載監控器對用戶集群各數據節點進行監測，計算負載指數和對應的負載級別，由此獲取用戶集群各數據節點的負載狀態；