基于微服务框架的地理空间数据服务平台设计与实现技术研究

论文摘要

地理空间数据在人们的生活中扮演着重要的角色,地图、导航、规划、航海、测绘都离不开地理空间数据的支撑。地理空间数据的支撑平台为地理空间数据的存储、查询、处理等提供了极大的便利,但随着地理空间数据的爆发增长,越来越多样化的需求被提出来,这使得传统地理空间数据服务平台体量越来越庞大,功能越来越复杂,并且在扩展性和平台的管理方面都存在欠缺,已经无法满足现代软件的需求。为解决此问题需要提出一种新的地理空间数据服务平台软件架构,以更好的符合易于开发、易于部署管理、易于扩展的需求。针对上述问题,在学习了解地理信息OGC标准,分析地理空间数据服务系统的功能和特点,以及微服务架构的定义及优点的基础上,本文基于Spring Cloud微服务框架和Docker容器等核心技术,设计实现了一种微服务架构的地理空间数据服务平台。本文的主要工作如下:(1)设计基于微服务框架的地理空间数据服务系统整体软件架构。利用微服务框架的优点,并结合数据服务平台的特点,将系统划分为:Web接口层子系统,实现了身份认证,基于消息队列的异步调用,以及动态门限过载保护功能;服务发现子系统,利用Eureka进行服务发现;应用微服务子系统,使用Docker部署应用微服务;管控系统子系统,提供对平台的监控和管理功能。(2)对于平台负载均衡问题,在深入理解Ribbon负载均衡器的原理基础上,对其进行扩展实现了支持动态热配置的功能。并针对WMS、WMTS这类和地理位置相关的服务,实现了地理位置相关的负载策略。(3)针对微服务架构的数据服务平台的监控管理复杂等问题,设计并实现了可视化的微服务平台管控系统。利用Zookeeper作为本系统配置中心,进行配置集中管理和配置下发。通过管控软件和各种管控代理相结合实现了对数据服务平台和Docker的监控和管理功能。本文在实验环境对地位置相关负载均衡算法进行测试,通过对比随机负载均衡策略和响应时间加权轮询负载均衡策略的实验结果,表明该负载均衡策略在对本系统相关应用场景下优于上述策略。对平台管控系统进行了功能测试,通过管控系统部署WCS服务的案例,验证了数据服务平台的可行性和管控系统的监控管理能力,实验结果表明:本地理空间数据服务平台具备易于扩展,易于监控管理的优点。

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摘要

ABSTRACT

缩略语对照表

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地理信息系统研究现状

1.2.2 微服务框架研究现状

1.3 研究目标与内容

1.4 论文章节安排

第二章相关技术概述

2.1 OGC-GIS标准

2.1.2 OWS服务

2.1.3 地理空间数据服务平台

2.2 微服务框架

2.2.2 Spring Cloud微服务框架

2.2.3 服务网关Zuul

2.2.4 服务注册发现Eureka

2.2.5 负载均衡Ribbon

2.3 虚拟化技术

2.3.1 Docker虚拟化

2.3.2 Docker核心组件

2.3.3 对比传统虚拟机

2.4 RabbitMQ消息队列

2.5 ZooKeeper分布式协调服务

2.5.1 Zookeeper的存储模型

2.5.2 Zookeeper配置通知

2.6 本章小结

第三章数据服务平台总体设计

3.1 整体架构设计

3.2 Web接口层设计

3.2.2 身份认证系统设计

3.2.3 服务路由设计

3.2.4 返回结果处理

3.3 地图应用微服务设计

3.3.1 地图应用微服务数据访问设计

3.3.2 地图应用微服务部署设计

3.4 地理空间服务调用设计

3.4.1 同步调用设计

3.4.2 异步调用设计

3.4.3 过载保护

3.5 后台服务管控系统设计

3.6 本章小结

第四章平台负载均衡技术研究实现

4.1 Ribbon负载均衡器

4.2 热配置负载均衡实现

4.3 地理位置相关负载均衡算法

4.3.1 缓存系统设计

4.3.2 负载均衡实现

4.4 负载均衡测试与分析

4.4.1 实验环境说明

4.4.2 负载均衡热配置测试

4.4.3 负载均衡测试

4.5 本章小结

第五章平台管控系统实现

5.1 管控代理实现

5.1.2 Docker监控与管理

5.1.3 服务器监控管理

5.1.4 Web接口层监控管理

5.1.5 注册中心监控管理

5.2 管控软件实现

5.2.1 平台配置管理实现

5.2.2 监控数据存储

5.2.3 监控数据可视化实现

5.2.4 数据监控报警

5.3 平台管控系统管理测试

5.3.1 实验环境说明

5.3.2 应用微服务部署测试

5.3.3 应用微服务测试

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗杨

导师: 付少锋

关键词: 数据服务平台,微服务,服务管控

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用,计算机软件及计算机应用

单位: 西安电子科技大学

分类号: P208;TP311.52

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001936

总页数: 98

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