对等网数据传输模式在WebGIS中的应用

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WebGIS是以互联网为环境,以Web页面作为GIS软件的用户界面,将Internet与GIS技术结合在一起,为各种地理信息应用提供GIS功能的技术[1],它将Web技术、GIS技术和数据库技术融为一体,通过新的工作模式与新的数据共享机制,改变了空间数据的获取、传输、共享和应用的方式。WebGIS中所有的数据资源都是存储在服务器端,客户端获取数据都需要向服务器发送请求,服务器接收到请求之后根据客户端的要求返回数据,此种体系结构具有低廉的开发和应用成本、广泛的访问范围、易于操作、平台相对独立以及扩展性强等特点,被应用于各类地理信息领域,是GIS未来的发展方向。然而,现有的WebGIS还存在一些不足,在客户端数量剧增的情况下,容易在服务器端形成计算资源“瓶颈”和网络带宽“瓶颈”,造成服务器负载大和网络延时的情况,严重时影响用户的正常使用。上述问题可以通过以下两种方法解决:(1)提高服务器端的机器配置和服务器端的网络带宽,这主要是由改善硬件条件来完成的;(2)改变现有的WebGIS的数据传输模式保证服务器负载均衡和数据的高速传输,这主要是通过设计合理的体系结构来实现的。改善硬件解决服务器端的“瓶颈”问题需要投入大量的资金,在短期之内实现是不太可能的,因此,本文通过改变现有的WebGIS的数据传输模式来解决服务器端的瓶颈问题。在改变传输模式的过程中主要做了两方面的工作:1、将对等网技术引入到现有的WebGIS中,改进了现有的体系结构,从而改变了数据传输模式,使客户端分担服务器的压力,达到缓解服务器压力的效果。改进后的体系结构被称为P2PWebGIS结构,它利用客户端节点互为服务器的特性使每个客户端都贡献出本机的资源,实现边缘化设备的主动协作,客户端可以从服务器获得数据,在服务器负载重的情况还可以从对等网内的其他节点获取数据,网络内的所有客户端能够意识到彼此的存在,构成一个虚拟的群体,一定程度上解决了大量用户访问服务器端时形成的瓶颈问题。2、提出了WebGIS客户端的缓存替换策略L&Nbuffer。L&Nbuffer可以增加服务器端数据在对等网内的副本数,进而减少P2PWebGIS结构下客户端访问服务器端的次数,更好的解决服务器端的“瓶颈”问题,该策略把缓存空间分为本地缓存(Lbuffer)和邻居缓存(Nbuffer),Lbuffer采用先进先出的缓存替换算法,Nbuffer采用基于数据流行度和数据副本数的缓存替换算法,使得系统中最有价值的数据尽可能多的保留在有限的缓存空间中,更好地为其他节点提供服务。在此基础上,本文构建了一个基于P2PWebGIS结构和L&Nbuffer策略的WebGIS,通过模拟大量用户访问,获取对服务器造成的压力数据、客户端获取数据的速度数据和客户端缓存中数据的命中次数,并对这些数据进行了分析,分析结果表明P2PWebGIS结构可以在一定程度上解决服务器端的瓶颈问题,在用户数量剧增的情况下,服务器的负载一直处于比较均衡的状态,客户端获取数据的速度随着客户端用户的增加而呈明显上升趋势,L&Nbuffer策略可以提高客户端请求数据在缓存中的命中次数,减少P2PWebGIS结构中客户端访问服务器的次数,更好的减轻服务器的压力。
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