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1、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 I G/S 模式下分布式空间数据服务器群的数据同步研究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。摘摘 要要 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
2、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/Spatial Information Server）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
3、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
4、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
5、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
6、要求。关键词：G/S 模式 分布式空间数据服务器群 数据同步 Abstract III The Research of Data Synchronization Of Distributed Spatial Data Servers Based on G/S Mode Introduction of the author:Wuyuxiang,male,was born in October,1984 whose tutor was Professor Miaofang.He graduated from Chengdu University of Technology in Computer
7、Software and Theory major and was granted the Master Degree in June,2010.Abstract Nowadays,the primary systems of spatial information network service are C/S Mode and B/S Mode.But,the localization of C/S Mode and B/S Mode which are used on the network accessing of spatial information has existed.And
8、 the data synchronization of distributed servers,the important part of the spatial information network system,has three methods of data copy at present which only suit some specifically areas.So,the Prof.Miaofang designs the G/S Mode,a new network accessing mode of spatial information.This paper bri
9、ef introduces the basic conception and technology characteristic of the G/S Mode:introducing HGML as the uniform standard of spatial information exhibition,exchange,organizing and management;introducing the distributed spatial information servers based on internet environment as the service provider
10、 of spatial information organizing,management,transmission;introducing the Geo-Browser as the platform of spatial information exhibition,3D display,“G”section aggregation service.These contents ulteriorly illuminate that the G/S Mode tally with the trend of network accessing of spatial information.A
11、im at the characteristic of the application based on G/S Mode,this paper introduces and summarizes the problems that the“S”section should solve and how to do.The storage complexity should be solved by distributed storage which is supported by distributed file system.The network complexity should be
12、solved by the multi-network server emplacing.The computing complexity should be solved by the distributed computing which has the characteristic called assignment disassembly and result combination.According to the above demonstration,this paper proves the feasibility of distributed servers which ha
13、s used by G/S Mode as S section.成都理工大学硕士学位论文 IVBased on the analysis of research actuality and existent problems of data synchronization of distributed servers with G/S Mode,this paper depicts the main research matter and production.Main research matter:l The lock of the data on data synchronization
14、;l The data synchronization of servers on the simple application or the initial complex application;l The multicast and incepting of synchronization signal from updating source;l The feasible occasion of data synchronization;l The method of data synchronization.Main research production:l Introduced
15、a scheme of data synchronization on the complex application,including synchronization signal multicasting and incepting,the warranty of synchronization occasion choosing,and the method of data synchronization;l Introduced a scheme of stepwise synchronization on the simple application or the initial
16、complex application;l Introduced a method of data locking on the data synchronization;At last,according to the requirement of data synchronization of distributed servers based on G/S Mode,this paper validates the two schemes introduced with experiment.Keywords:G/S Mode Distributed Spatial Data Serve
17、rs Data Synchronization 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
18、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
19、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异，已迅速崛起成为与纳米技术、生物技术并列的三大科学前沿领域之一。”G/S 模式（Geo-Browser/Spatial Data Servers，即地学浏览器/空间数据服务器群模式）是基于一种新的数据交换标准 HGML（Hyper Geographic Markup Language，超地理标记语言）的空间信息网络访问模式。其
20、中 G 是地学浏览器（Geo-Browser）或空间信息浏览器（Spatial-Information Browser），它符合 HGML的规范要求，同时兼容 KML 和 GML，所处理和显示的内容以空间位置为主要组织方式，除了包括 Web 浏览器的全部功能外，在 S 端分布式服务器群的支持下，既可以提供文本、图片、多媒体等信息浏览服务，还可以实现矢量和栅格数据一次下载、多次建模显示等功能，并提供三维图形互操作、基于内容和空间位置等多种搜索查询方式及空间分析功能。S 是空间数据服务器群（Spatial-Data Servers），它通过 HGML 来组织和管理各种类型的海量空间数据并接受和处理
21、 G端的服务请求，通过数据服务器群的同步服务，提高数据处理效率，使用分布式技术实现高效的数据管理和安全分级。该架构能高效并实时地提供数据服务，实现一次下载数据，多次重复使用，并将 GIS 复杂的显示和处理功能放入 G 端，可以大大的提高查询效率和处理速度。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；G/S 模式吸取了 C/S 和 B/S 模式的优点，针对空间数据特点，将空间数据处理和显示功能封装到符合 HGML 标准的地学浏览器中，服务器端提供了符合 HGML 标准的空间数据。通过 G/S 模式，不仅可以实现矢量和
22、栅格数据一次下载多次使用等功能，而且也支持 B/S 模式中文本、图片、多媒体等信息的浏览服务，同时提供基于内容和空间位置等多种搜索和查询方式成都理工大学硕士学位论文 2 以及空间分析功能，能够较好的满足各种实际应用的需要。在对 G/S 模式的研究中发现，由于空间信息数据的特点，G/S 模式中的 S 端面临着海量的空间信息数据和行业信息数据的组织、存储、管理、传输重任，且常出现突发性的大数据量请求。同时 S 端还需要面向各类管理人员提供简洁易用的数据更新获取机制，管理人员能够通过该机制，对数据层的海量数据进行更新操作。同时结合 G/S 模式应用部署的经济性考虑，由多台廉价的社区级服务器构成的服务
23、器群是 S 端的最佳选择。与此同时，我国的互联网接入网市场主要是以铜缆双绞线为基础的 ADSL 接入网，除原有的传统电信运营商外，新兴电信运营商及一些网络经营管理公司也大力投资宽带接入网建设。虽然用户可以使用的网络带宽在不断增加，但不同网络运营商（中国电信、中国联通、中国移动、CERNET 等）之间异构的网络体系以及由于历史原因形成的网络壁垒，使得用户对其他运营商网络中的资源访问延迟较大，且容易遭遇网络拥塞，最常见的就是中国电信与中国联通（原中国网通）网络资源互相访问的高延迟问题。所以 G/S 模式提出了在具体应用中部署基于不同网络运营商的分布式服务器群的概念。例如，在中国电信网络中部署一个或
24、多个服务器群，每个服务器群中各台服务器分散存储了该应用的全部所需数据，同时在中国联通网络中也部署同样的服务器群，用户访问时在 G 端自动判断用户网络接入商，并选择对应的服务器群进行数据下载。在上述分布式服务器群的结构下，必然会出现不同服务器群之间的数据同步问题，即一个服务器群的数据更新（添加、删除、修改）后，如何保证为该应用提供数据的其他服务器群上的数据保持一致，是一个非常重要的问题，它直接关系到 G/S 模式下应用向用户提供服务的可用性、可靠性。1.2 课题来源 国家发改委卫星产业化专项(发改办高技2009214)“基于遥感与导航定位技术的数字旅游服务系统”。北京大学数字中国研究院（IDC）
25、创新研究基金 2008（W08DC01）。1.3 研究现状分析 1.3.1 研究现状 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。第 1 章 引言 3 C/S 模式中 Client 和 Server 常常分别处在两台计算机上，Client 程序的任务是将用户的要求提交给 Server 程序，再将 Server 程序返回的结果以特定的形式显示给用户；Server 程序的任务是接收客户程序提出的服务请求，进行相应的处理，再将结果返回给客户程序。C/S 模式的空间信息网络服务体系是为面向特定应用而设计的，不同服务器与对应
26、的客户端之间在数据层面上没有标准和交换的概念。B/S 模式，主要是利用了不断成熟的 WWW 浏览器技术，结合浏览器的多种Script 语言(VBScript、JavaScript)和 ActiveX 技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着 Windows 操作系统将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。B/S 模式的空间信息网络服务体系是面向 Web 浏览器设计的，WebGIS 是其主要表现形式，但服务器和网络带宽的负荷都较大，对空间数据的分析和处理效率较低。服务器群是一组独立的同步
27、工作的服务器，像单个系统一样运作，但提供比单一服务实体更具扩展性与可用性的服务平台。在客户端看来，一个集群就像是一个服务实体，但事实上集群是由一组服务实体组成的。分布式服务器则是部署于不同位置的多个服务器群组，这些服务器群组起着数据存储、分散负载、提高服务可靠性等功能。而在数据同步方面，现有如下数据同步技术：介质传输技术，这是较早以前所采用的种同步技术。即将更新的数据存储在物理介质中，例如文件磁盘等，通过传统的通信方式(如邮寄等)发送到欲同步的站点，再由目的站点进行相应数据的更新。此方法由于更新的时延很大，己不再使用。两阶段提交技术（2PC），是种多副本间数据严格一致的方案，它能够保持副本间的
28、数据严格一致。从实际应用的角度来分析，两阶段提交技术存在如下缺陷：全局事务的可靠性低；各站点的自治性低，效率低，系统性能将取决于系统中最慢的站点；开发期间工作量较大，运行期间要求副本间具备可靠的通信链路，运行中的通信成本不容忽视，另外 2PC 需要实时的传输数据，同步修改数据的全部副本。数据复制技术，是指在由两个或者多个数据库系统构成的一个分布式环境中拷贝数据的过程。这个过程中，将某个站点的数据拷贝到不同物理地点的站点中，以支持分布式应用，它是整个分布式计算解决方案的一个重要组成部分。数据复制按照其变化捕获的方法不同，最常用的有四种：基于触发器法、基于日志法、基于时间戳法、基于 API 法。目
29、前数据复制技术应用较为广泛，但是上述应用最为广泛和成熟的四种数据成都理工大学硕士学位论文 4 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，尤其是在网络带宽较窄的时候，数据传输会变得很不稳定，传输质量可靠性不高，而且数据传输的量也很有限。1.3.2 存在的问题 虽然目前存在着多种架构分布式服务器群，这些分布式服务器群也具有一定的数据同步功能，但是没有能够完全满足 G/S 模式需要的、符合空间数据访问特点的分布式服务器群同步机制。同时，G/S 模式下的，单个服务器群数据更新之后向其他服务器群同步信号的多播、单个服务器群与同步源服务器群数据同步时机的选择、数据同步的方法
30、等问题还需要进行系统的研究。1.4 本文的主要研究内容与主要成果 1.4.1 主要研究内容 针对前人的经验和不足，在国家发改委卫星产业化专项(发改办高技2009214)“基于遥感与导航定位技术的数字旅游服务系统”，“北京大学数字中国研究院（IDC）创新研究基金 2008（W08DC01）课题的支持下，在论证分布式服务器群适用于 G/S 模式的基础下，研究 G/S 模式下的分布式服务器群数据同步机制。主要研究内容如下：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
31、数据的锁定。1.4.2 主要成果 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。第 1 章 引言 5 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
32、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。本章小结 本章简要叙述了本文的研究背景，对国内外文献进行了综合的概括。在分析G/S 模式下分布式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。成都理工大学硕士学位论文 6 第 2 章 G/S 模式 2.1 G/S 模式提出的背景 2.1.1 空间信息、3S 技术与空间信息技术 空间信
33、息，是一种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，具有时间序列性、空间连续性、空间精度的多尺度、高采集成本、低共享成本、信息加工者与信息用户相对分离、信息采集及使用多以政府行为或政府主导的行为为主等特点5。3S 技术是遥感技术(Remote Sensing，RS)、地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术等技术的结合体，是采用多学科高度集成的、对
34、空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。RS（遥感技术）是指采用各种感应器（如卫星或飞机）从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。GIS（地理信息系统）就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等。GPS（全球卫星定位系统）是美国从 20 世纪 70 年代开始研制，于 1994 年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航
35、与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。需要特别提出的是，除由美国控制的 GPS 系统外，世界上多个国家和组织也在建设自身的卫星定位及导航系统。例如由欧盟委员会(EC)和欧洲空间局(ESA)共同发起并组织实施的欧洲民用卫星导航计划伽利略计划，俄罗斯的GLONASS 系统，以及我国独立研制的区域性的卫星定位系统北斗导航系统。空间信息技术(Spatial Information Technology)是本世纪 60 年代兴起的一门新兴技术，70 年代中期以后在我国得到迅速发展。主要包
36、括卫星定位系统、地理信息系统和遥感等的理论与技术，同时结合计算机技术和通讯技术，进行空间数据的采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。空间信息技术在第 2 章 G/S 模式 7 广义上也被称为地球空间信息科学，在国外被称为 GeoInformatics。其涉及的主要理论如下：l 空间信息的基准问题；l 空间信息的标准问题；l 空间信息的时空变化问题；l 空间信息的认知问题；l 空间信息的不确定性问题；l 空间信息解译与反演问题；l 空间信息的表达与可视化问题 4。2.1.2 数字地球与数字地球平台 1998 年 1 月 31 日，时任美国副总统的戈尔（Al Gore）在美国加利福尼亚
37、科学中心发表了题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式（The Digital Earth:Understanding our planet in the 21st Century）”的演说，首次系统的提出了数字地球（Digital Earth）概念。戈尔在演说中提出，数字地球是“一个多种分辨率，三维的表述方式，使我们能嵌入巨大数量的地理坐标系数据”1，数字地球所需要的技术涉及到了如下技术：l 通过模拟与仿真突破实验和理论科学局限性的计算科学 l 能够有效存储海量数字信息的大规模存储系统 l 高分辨率的卫星图像 l 能够传输大量数据的高速宽带网络 l 统一的，使得地理信息能被广泛使用的互操作规
38、范 l 标识各种地理信息、数据的元数据 通过上述内容可以发现，建设数字地球“没有一个政府、企业或学术界能单独从事这项工作，类似于全球性网络，它需要成千上万的私人、公司、大学研究者、以及政府组织的共同努力”1。在演说中，戈尔认为“数字地球”潜在的应用会远远超出我们的想象力，他认为如果看看现今主要由工业界和其它一些公共领导机构驱动的地理信息系统和遥感数据的应用，就可以从中对“数字地球”的种种可能应用有一个概貌2。他提出，数字地球可能的应用涵盖但不限于如下方面：l 采用虚拟边界旅游解决外交问题 l 通过 GIS 系统来追踪和打击犯罪 l 模拟不同地区发展计划对生态环境产生的影响借以保护生态多样性 l
39、 通过对卫星图像的分析，监控热带雨林的地形变化 成都理工大学硕士学位论文 8 l 利用卫星图像和全球定位系统及时预防病虫害并决定各种农业生产资料的使用 数字地球平台(DEPDigital Earth Platform)，就是集地球空间数据采集、存储、传输、转换、处理、分析、检索、表达、输出为一体的应用、服务和决策支持系统，它是“数字地球”概念的延伸和实现，是数字地球的雏形，是我们认识、研究、利用和保护地球的技术平台，是“数字地球”进程中的必然产物。它以多分辨率空间影像数据为基础，以统一的坐标投影系统为框架，以开放的 XML 为数据交换标准，以空间数据基础设施为支撑，以三维可视化技术为手段，以分
40、布式网络为纽带，为人类提供全新的观察地球、分析和研究地球、建立基于空间信息的各类应用和提供不同服务的有力工具。数字地球平台是最能体现数字地球概念、内涵、技术、功能、服务的产品和工具，也是“数字地球”发展过程中的重要里程碑。利用数字地球平台，既可开展宏观研究，也可开展微观研究。数字地球平台是人类对地球认识不断深化的产物，也是空间信息技术发展的重要成果3。2.1.3 当前主要信息网络服务模式的局限性分析 当前，信息网络服务模式主要有两种，即 C/S 模式与 B/S 模式。C/S 模式即 Client（客户机）/Server（服务器）模式，在这种模式下，客户机是指用户进行操作并且向服务器提出服务请求
41、及接收服务器返回结果的应用程序；服务器是指接受用户请求，并且向客户机提供服务结果的应用程序。通常情况下，客户机应用程序和服务器应用程序被放在网络上的不同计算机上。客户机应用程序对所在的计算机的配置和性能没有过高的要求，而服务器应用程序则要求所在计算机必须有较高的配置，以便同时为多个客户机提供服务。从网络通讯的角度看，这种模式的特点就是在网络的两端存在着主叫和被叫，即客户机主叫发起网络连接，服务器被叫建立网络连接，从完成应用功能的角度看，客户机发起对服务器的请求，服务器接受服务请求，并且提供服务给客户机。这里提到的服务可以是进行运算并返回运算结果，或向客户端提供数据等。C/S 模式具有如下的优势
42、与劣势：（1）应用服务器运行数据负载较轻。一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户程序发来的请求；客户应用程序需要对服务器上的数据进行任何操作时，客户程序就根据预置的连接方式连接服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则进行处理并做出应答，向客户程序送回结果。在没有客户程序连接的情况下，应用服务器几乎是无负载的。（2）数据的储存管理功能较为透明。数据的储存管理功能，是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的。绝大部分的数据是储存在服务器上的，客户第 2 章 G/S 模式 9 应用程序通过某种预先制定的方式对服务器数据进行读取、增加、修改和删除。这些对数据的操作对于最终的用户而言是透明
43、的。（3）C/S 模式的劣势是高昂的维护成本且投资大。首先，采用 C/S 模式，要选择适当的数据储存管理平台来实现数据的真正“统一”，使分布于两地的数据同步完全交由数据储存管理系统去管理，但逻辑上两地的操作者要直接访问同一个数据源才能有效实现，有这样一些问题，如果需要建立“实时”的数据同步，就必须在两地间建立实时的通讯连接，保持两地的数据服务器在线运行，网络管理工作人员既要对服务器维护管理，又要对客户端维护和管理，这需要高昂的投资和复杂的技术支持，维护成本很高，维护任务量大。其次，传统的 C/S 模式的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，由于产品的更新换代十分快，代价高和低效率已
44、经不适应工作需要。向服务器发出请求接收服务器返回的数据向服务器发出请求接收服务器返回的数据向服务器发出请求接收服务器返回的数据 图图 2-1 C/S 模式示意图 B/S 模式即 Browser（浏览器）/Server（服务器）模式。它是随着 Internet 技术的兴起，对 C/S 模式的一种变化或者改进。在这种模式下，C/S 模式中的用户工作界面，在 B/S 下主要是通过 WWW 浏览器（例如 Internet Explorer、Firefox等）来实现，极少部分逻辑操作（诸如简单的数据有效性判断、格式变化等）在浏览器端（Browser）通过 Java Script 等浏览器端脚本语言实现，
45、但是主要逻辑操作在服务器端（Server）实现，实际上形成了三层模式（浏览器/逻辑操作服务器/数据库服务器，其中事务逻辑服务器与数据库服务器统称为服务器端）。这样相比 C/S 模式而言，就进一步简化了客户端电脑负载，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。B/S 模式具有如下优势与劣势：（1）维护和升级方式简单。目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，B/S模式的产品明显体现着更为方便的特性。B/S 模式下的应用只需要管理服务器，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护，并且浏览器也不需要额外成都理工大学硕士学位论文 10 安装，因为对于绝大多数操作系统而言，系统安装时会
46、自动安装浏览器。所以无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。（2）成本降低，选择更多。在服务器操作系统的选择上，有着众多的选择，既可以选择付费的 Windows 操作系统，也有免费的 Linux 系统可供使用。不管选用那种操作系统都可以让大部分人使用 Windows 作为桌面操作系统电脑不受影响。即服务器端的操作系统对浏览器端是透明的。（3）应用服务器运行数据负荷较重。在 B/S 模式中，逻辑操作服务器负责进行绝大部分的逻辑操作，同时还需要负责将运行后的结果以浏览器能够
47、识别的方式返回给浏览器，故负载较重，当并发访问量过大时，可能出现逻辑操作服务器过载的情况，响应延迟，甚至宕机。（4）通过浏览器实现的功能相对于 C/S 模式还较为薄弱。B/S 模式下的应用系统，都必须在浏览器中运行，而浏览器则是运行在操作系统中的一个程序，故应用系统能使用的系统资源必定小于浏览器能使用的系统资源。同时，由于浏览器程序本身的限制，使得部分系统资源和系统功能并不能为应用系统所使用，例如图形显示的 3D 加速功能等。而 C/S 模式中的客户端程序本身就是一个运行在操作系统中的程序，故能使用的系统资源肯定比浏览器中的应用系统充分。图图 2-2 B/S 模式示意图 随着空间信息技术的不断
48、发展以及人们对空间信息需求的增加，空间信息呈多源、多时相、多分辨率、多维、异构和海量化的趋势，同时网络技术特别是Internet 技术的发展，也为空间信息的网络访问提供了条件。这些发展使得空间数据的概念模型、组织模型与存储模型将发生重大革命，时空数据模型将替代单第 2 章 G/S 模式 11 一时相的静态空间数据模型，场模型的完善将不可避免地冲击目前空间数据离散模型的表示与组织方式，空间数据解析模型表示与组织将成为某些情况下的重要手段并继续发展，并引发空间数据计算模型的变化。以地图处理为基础的模式将让位于直接面向空间实体及其关系的处理模式，从而使地理信息系统软件进人“后 Tomlinson”时
49、代。以“数据资源共享、计算资源共享、动态性、负载平衡、容错”为特色的空间数据协同计算将成为构建空间信息共享平台的技术基础，利用 Internet 访问、发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询、分析和互操作的功能，已经成为空间信息应用的发展方向6。传统的空间信息网络访问主要通过客户机/服务器（Client/Server，C/S）模式来实现，以 ESRI、MapInfo 等专业 GIS 软件公司开发的 GIS 应用软件为代表。该类型的空间信息网络访问模式虽然能很有效地管理和获取空间信息，很好地对空间信息进行表达和显示，同时也能为行业应用提供很好的解决方案，但基于C/S 模式的空间信息网络访问是
50、面向特定应用而设计的，不同服务器与对应的客户端之间在数据层面上没有标准和交换的概念，客户端软件不但要完成用户交互和数据显示的工作，而且还要完成对应用逻辑的处理，即用户界面与应用逻辑位于同一个平台上，存在系统可伸缩性较差和安装困难等问题。随着 Internet 技术的不断发展和人们对空间信息服务需求的增加，近年来 Internet 和 Web 技术逐渐兴起，Internet 不仅成为传输数据的平台，也变成了传递服务的平台，使得应用程序开发者将地理信息系统功能集成进它们的 Web 应用程序而不需要构建本地的功能7。基于浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式的空间信息网络访问模式