基于可靠组通信的GIS服务器集群

论文摘要

本文首先介绍了分布式GIS的相关概念、发展现状和目前面临挑战，然后讨论了对于浙江大学人工智能实验室的地理对象服务器GOS在分布式方面的扩展，由此提出了地理对象服务器集群GSC的架构。 第三章详细讨论的地理对象服务器集群GSC的相关技术问题。地理对象服务器集群GSC具有单一系统镜像特征，通过负载均衡服务器提供了唯一的GIS服务入口，并根据地理对象服务器组的整体运行状态均衡组内地理对象服务器之间的负载。分布式缓存通过在GOS内部缓存部份地理数据，避免了多个GOS频繁进行数据访问的效率瓶颈。分布式锁管理机制实现了GOS之间数据访问的同步协调，写通和写—无效的数据更新策略保证了GOS的缓存一致性。通过对GSC中消息传递特征的分析和基于TCP、UDP的局域网内消息传递机制的研究，我们充分利用了以太网对于IP组播的硬件级支持，设计了基于IP组播的可靠组通信协议。 本文的第四章介绍了地理对象服务器GSC的设计和实现。GSC包括三个主要组件：地理对象服务器GOS组、负载均衡服务器WBS和GSC应用程序开发环境。GSC中GOS是对GNet地理对象服务器的扩展，主要体现在网络通信模块和地理对象管理模块。负载均衡服务器包括网络通信、服务接口和服务调度三个层次，实现对于用户请求的接收调度和转发功能。GSC应用程序开发环境由一组应用程序开发接口(API)和一个静态库组成。 最后，文章总结了GSC的技术特点，指出了地理对象服务器集群中需要进一步研究的相关问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 GIS概述
• 1.1.1 GIS的产生和发展
• 1.1.2 GIS的基本构成
• 1.1.3 GIS的现状和趋势
• 1.2 分布式系统
• 1.2.1 分布式系统的特征
• 1.2.2 分布式系统的演化和模型
• 1.3 分布式GIS
• 1.3.1 现状
• 1.3.2 面临的挑战
• 第二章 GIS服务器GOS的分布式扩展
• 2.1 GOS简介
• 2.2 GOS的优点和不足
• 2.3 GOS的分布式扩展
• 2.3.1 分布式数据管理
• 2.3.2 GIS服务质量保证
• 2.3.3 分布式计算
• 2.3.4 总结
• 第三章 GIS服务器集群GSC的研究
• 3.1 GSC的集群架构
• 3.1.1 集群的相关概念
• 3.1.2 地理对象服务器集群GSC
• 3.1.3 GSC的核心问题及关键技术
• 3.2 单一系统镜像
• 3.2.1 单一服务入口
• 3.2.2 任务调度和均衡负载
• 3.2.3 故障处理
• 3.3 分布式Cache管理
• 3.3.1 Cache的必要性
• 3.3.2 Cache数据一致性
• 3.3.3 数据访问同步机制
• 3.3.4 Cache数据单元
• 3.4 GSC的组内通信
• 3.4.1 局域网内的传统消息传递机制
• 3.4.1.1 TCP，UDP，IP和Socket
• 3.4.1.2 RPC
• 3.4.1.3 MPI和PVM
• 3.4.1.4 Active Messages
• 3.4.2 GOS之间的消息传递
• 3.4.3 可靠组播语义
• 3.4.3.1 组播的定义和优点
• 3.4.3.2 可靠组播语义
• 3.4.3.3 GSC中的组播可靠性语义
• 3.4.5 可靠组播实现
• 3.4.5.1 可能的实现方式
• 3.4.5.2 IP组播原理
• 3.4.5.3 在IP组播上实现可靠组播
• 第四章 GSC的设计和实现
• 4.1 GSC体系结构
• 4.2 地理对象服务器GOS
• 4.2.1 网络通讯模块
• 4.2.1.1 Transport
• 4.2.1.2 Protocol Stack
• 4.2.1.3 NetBlock
• 4.2.2 地理对象管理模块
• 4.2.2.1 分布式锁管理
• 4.2.2.2 分布式缓存管理
• 4.2.2.3 对象引用
• 4.2.2.4 持久化引擎
• 4.3 负载均衡服务器WBS
• 4.3.1 通讯层
• 4.3.2 服务接口层
• 4.3.3 服务调度层
• 4.4 GSC应用程序开发环境
• 第五章 GSC总结和研究展望
• 参考文献
• 致谢