[发明专利]一种空间信息云计算系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间信息计算技术，尤其涉及一种空间信息云计算系统及其实现方法。

背景技术

信息技术的每一次进步，都会给地理信息系统(GIS)带来巨大的影响，如PC之于桌面GIS，互联网之于WebGIS，网格计算之于网格GIS等。云计算的出现为解决传统GIS中遇到的海量空间数据存储、运维成本高、计算缓慢、可伸缩性较差以及价格高昂等问题提供了有效的解决途径。云GIS作为面向未来的地理信息系统，已迅速成为当前GIS软件的发展趋势和研究热点。

地理信息软件即服务(SaaS)、地理信息平台即服务(PaaS)和地理信息基础设施即服务(IaaS)是云GIS的三种主要服务形式。其中，承担着承上启下作用的空间信息云计算平台(PaaS)系统和软件，是云GIS的重要组部分。而弹性计算机制则是云计算平台的关键技术之一，各大商业云计算平台均提供了弹性计算解决方案，它可以有效提高资源利用率并极大地降低系统运维成本，使用户开发应用时不需关心系统的存储和计算细节。但是，现有的云GIS平台系统却并未对弹性计算机制展开深入研究，导致的结果是，现有的云GIS平台系统不具备弹性计算机制，无法提供对计算资源的自动伸缩服务；这种类型的平台系统需要人工配置系统环境，系统运维复杂、不能自动伸缩，用户需要关心系统的存储和计算细节。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具备弹性计算能力的空间信息云计算系统及其实现方法，目的是为地理信息系统(GIS)开发者提供一种支持弹性计算的空间信息云服务开发平台，解决现有技术难以解决的海量空间数据存储困难、运维成本高、计算缓慢、可伸缩性较差以及价格高昂等问题，降低开发者开发出具备强大计算能力的云GIS应用的成本和开发难度。

本发明的技术方案如下：

一种空间信息云计算系统，该系统自下而上包括空间信息处理虚拟化模块、空间信息弹性计算模块和空间信息云服务开发平台模块，其中，空间信息处理虚拟化模块提供对硬件资源的虚拟化服务；空间信息弹性计算模块提供计算资源的自动伸缩服务；空间信息云服务开发平台模块用于对外提供云GIS应用开发服务，通过它开发的GIS应用具备计算资源自动伸缩的能力。

一种空间信息云计算系统的实现方法，该方法通过创建空间信息处理虚拟机(GeoVM)、空间信息云平台弹性伸缩机制和空间信息云服务开发平台，使得通过所述开发平台开发的应用都具有自动弹性伸缩功能，包括如下步骤：

S1，建立空间信息处理虚拟机管理机制，空间信息处理虚拟机管理机制包括通过创建空间信息处理虚拟机管理中间件来管理空间信息处理虚拟机；

S2，建立空间信息云平台弹性伸缩机制，获得对空间信息的弹性计算能力；空间信息云平台弹性伸缩机制包括建立负载监控器、自动伸缩组件和请求队列管理器；

S3，建立空间信息云服务开发平台，用于为用户访问系统资源提供接口，使得可以便捷地开发出具备弹性伸缩能力的云GIS应用；空间信息云服务开发平台包括空间信息存储模型、并行计算模型和GIS开发接口。

上述空间信息云计算系统的实现方法，进一步地，步骤S1所述的空间信息处理虚拟机管理是通过使用Python编程语言来封装OpenStack的REST接口实现的，虚拟机中内置有GIS开发所需的环境和开发软件包。

步骤S1中的空间信息处理虚拟机管理机制还包括建立空间信息处理虚拟机池，通过所述虚拟机池预先创建一组可用的虚拟机，并维护可用虚拟机的数量，以供系统循环使用，由此减少创建和销毁空间信息处理虚拟机所用的时间，从而提高空间信息虚拟化的服务速度。

在本发明的实施例中，空间信息处理虚拟机池包括远程调用接口API、监控器、请求执行引擎和数据存储与访问接口，其管理机制包括：

通过远程调用接口API接收外部的负载监控器的节点请求；

通过监控器监控可用节点数量，使可用节点数目保持在合适规模；

通过请求执行引擎处理空间信息处理虚拟机发出的请求；

通过数据存储与访问接口进行数据的访问和共享。

上述任一空间信息云计算系统的实现方法中，步骤S2中建立负载监控器是通过采用负载监测服务glances来监测各数据节点的负载信息，并通过轮询机制定期获取系统的负载信息和负载级别，以此来计算用户集群当前的负载情况。

优选地，步骤S2中所述的空间信息云平台弹性伸缩机制包括如下过程：

S61，通过负载监控器对用户集群各数据节点进行监测，计算负载指数和对应的负载级别，由此获取用户集群各数据节点的负载状态；