G_S模式下分布式空间数据服务器群的数据同步研究

成都理工大学硕士学位论文G/S模式下分布式空间数据服务器群的数据同步研究姓名：吴宇翔申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：苗放20100601摘要IG/S模式下分布式空间数据服务器群的数据同步研究作者简介：吴宇翔，男，1984年10月生，师从成都理工大学苗放教授，2010年6月毕业于成都理工大学计算机软件与理论专业，获得工学硕士学位。摘要目前，空间信息网络服务体系结构主要是C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）两种模式，然而C/S模式与B/S模式应用于空间信息网络访问存在着一定局限。而在空间信息网络服务体系中相当重要的分布式空间数据服务器群的数据同步上，当前应用最为广泛和成熟的三种数据复制技术，都只是在各自最适合的范围和领域内应用，相对而言都有一定的局限性。针对C/S模式与B/S模式在空间信息网络访问上的局限，苗放教授提出了新一代的空间信息网络访问模式—G/S（Geo-Browser/SpatialInformationServer）模式。可以说，G/S模式的出现符合了空间信息网络化访问的趋势。而S端作为G/S模式的重要组成部分，本文针对G/S模式下应用的特点，提出并总结了G/S模式下S端应该解决的问题与解决方案：存储复杂度问题通过分布式文件系统支持下的分布式存储加以解决，网络复杂度通过将多个服务器群分置于不同ISP网络的方式加以解决，计算复杂度通过以“任务的化简与结果的归约”为主要特点的分布式计算加以解决。通过提出上述三个解决方案，论证了分布式空间数据服务器群应用于S端的可行性。本文在分析G/S模式下分布式空间数据服务器群的数据同步机制研究的研究现状和提出存在问题的基础上，提出了本文的主要研究内容与主要研究成果：主要研究内容1、复杂应用下数据同步方案，包括更新源同步信号多播与接收的处理、更新服务器群数据同步时机的选择、服务器群数据同步的方式；2、简单应用或复杂应用初期的服务器群数据同步；3、数据同步中数据的锁定。主要研究成果1、提出了复杂应用下的分布式服务器群数据同步方案，包括更新源同步信号多播与接收的处理、同步时机选择的依据、数据同步的方式。多播作为一点对多点的通信，是节省网络带宽的有效方法之一，将多播与群地址记录结合使用，实现同步信号的多播；数据同步是要耗费一定系统资源，在保证数据同步顺利完成都理工大学硕士学位论文II成的前提下，我们应最大限度的保证服务器群的可用性，故同步应该选在系统负载相对最低时进行；采用服务器群同步信号的应答机制，是数据同步有序进行的重要关键。2、提出了简单应用或复杂应用初期的服务器群数据同步的逐群同步方案。当一个应用或在应用的初始阶段只部署了两个服务器群，就需要采用简单有效的数据同步方式，而无须设计过于复杂的同步方式反而增加同步的资源开销，逐群同步是一个较为合理的选择。3、提出了一种数据同步中数据锁定的方法。采用锁的方式来控制数据文件的访问策略，在数据同步采用S端设置与撤销锁标识，G端主动判断的方式加以实现。为了兼顾同步资源消耗与同步效率，同时最大程度上减少同步对应用的影响，保证同步的有序、正常进行，本文最后对上述内容进行了标准化与归集，提出了同步所需的一个文件、三种状态、四种信号，以及两个同步方案。最后，根据G/S模式下分布式空间数据服务器群的数据同步要求，搭建了实验环境，对上文提出的两种数据同步方案进行了验证，基本达到了设计要求。关键词：G/S模式分布式空间数据服务器群数据同步AbstractIIITheResearchofDataSynchronizationOfDistributedSpatialDataServersBasedonG/SModeIntroductionoftheauthor:Wuyuxiang,male,wasborninOctober,1984whosetutorwasProfessorMiaofang.HegraduatedfromChengduUniversityofTechnologyinComputerSoftwareandTheorymajorandwasgrantedtheMasterDegreeinJune,2010.AbstractNowadays,theprimarysystemsofspatialinformationnetworkserviceareC/SModeandB/SMode.But,thelocalizationofC/SModeandB/SModewhichareusedonthenetworkaccessingofspatialinformationhasexisted.Andthedatasynchronizationofdistributedservers,theimportantpartofthespatialinformationnetworksystem,hasthreemethodsofdatacopyatpresentwhichonlysuitsomespecificallyareas.So,theProf.MiaofangdesignstheG/SMode,anewnetworkaccessingmodeofspatialinformation.ThispaperbriefintroducesthebasicconceptionandtechnologycharacteristicoftheG/SMode:introducingHGMLastheuniformstandardofspatialinformationexhibition,exchange,organizingandmanagement;introducingthedistributedspatialinformationserversbasedoninternetenvironmentastheserviceproviderofspatialinformationorganizing,management,transmission;introducingtheGeo-Browserastheplatformofspatialinformationexhibition,3Ddisplay,“G”sectionaggregationservice.ThesecontentsulteriorlyilluminatethattheG/SModetallywiththetrendofnetworkaccessingofspatialinformation.AimatthecharacteristicoftheapplicationbasedonG/SMode,thispaperintroducesandsummarizestheproblemsthatthe“S”sectionshouldsolveandhowtodo.Thestoragecomplexityshouldbesolvedbydistributedstoragewhichissupportedbydistributedfilesystem.Thenetworkcomplexityshouldbesolvedbythemulti-networkserveremplacing.Thecomputingcomplexityshouldbesolvedbythedistributedcomputingwhichhasthecharacteristiccalledassignmentdisassemblyandresultcombination.Accordingtotheabovedemonstration,thispaperprovesthefeasibilityofdistributedserverswhichhasusedbyG/SModeasSsection.成都理工大学硕士学位论文IVBasedontheanalysisofresearchactualityandexistentproblemsofdatasynchronizationofdistributedserverswithG/SMode,thispaperdepictsthemainresearchmatterandproduction.Mainresearchmatter:lThelockofthedataondatasynchronization;lThedatasynchronizationofserversonthesimpleapplicationortheinitialcomplexapplication;lThemulticastandinceptingofsynchronizationsignalfromupdatingsource;lThefeasibleoccasionofdatasynchronization;lThemethodofdatasynchronization.Mainresearchproduction:lIntroducedaschemeofdatasynchronizationonthecomplexapplication,includingsynchronizationsignalmulticastingandincepting,thewarrantyofsynchronizationoccasionchoosing,andthemethodofdatasynchronization;lIntroducedaschemeofstepwisesynchronizationonthesimpleapplicationortheinitialcomplexapplication;lIntroducedamethodofdatalockingonthedatasynchronization;Atlast,accordingtotherequirementofdatasynchronizationofdistributedserversbasedonG/SMode,thispapervalidatesthetwoschemesintroducedwithexperiment.Keywords:G/SModeDistributedSpatialDataServersDataSynchronization独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解成都理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：学位论文作者导师签名：年月日第1章引言1第1章引言1.1研究背景空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。空间分布特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空间结构等。地理学通过空间信息的获取、感知、加工、分析和综合，揭示区域空间分布、变化的规律。空间信息借助于空间信息载体（图像和地图）进行传递。图形是表示空间信息的主要形式。地理实体可被描述为点、线、面等基本图形元素。空间信息只有和属性信息、时间信息结合起来才能完整地描述地理实体[14]。研究表明，空间信息作为一种信息的承载形式，将越来越紧密的与社会发展、生产，以及普通人的生活相结合。在2009年11月26日于北京召开的第三届空间信息技术国际学术会议（ICSIT2009）上，专家提出“当前空间信息技术日新月