全球定位系统数据网格的体系结构课案.docx

全球定位系统数据网格的体系结构、性 能和实时的可扩展性 摘要：我们描述的实时传感器网格系统，它支持全球定位系统数据的实时消息路由和处理的体系结构。当前系统进程在加利福尼亚州南部和中部从E85电台1赫兹的位置数据。我们的系统是建立一个具有网络功能的计算机，基于主题的发布/订阅系统，并且可扩展到其他数据源。为了确定性能和可伸缩性的上限，我们已经在对我们执行的系统测试进行评估。通过这些测试，我们能够显示，性能不随时间降解，该系统将同步处理多达1000个数据提供者或数据消费者的消息代理，而多个消息中介可以被链接到提供可伸缩性1000以外供应商和消费者。 关键字：实时GPS，面向消息的中间设备，发布/订阅的中间设备，网格计算 1、介绍 实时感应器正在改变我们获取我们环境数据的方式。在传感器技术的必威体育精装版进展中，例如微电路，纳米技术和低功耗设计允许传感器在各种各样的环境中进行部署。环境监测，空气污染和水的质量的测量，地震事件的检测和理解只有少数地区会发生地壳的长期运动，在这些事件中传感器的部署程度是很容易看到的。广泛使用的传感装置以及能彼此通信的传感器网络的部署，实现较大的传感任务将从根本上改变信息收集和处理。 实时GPS数据源在产生巨大数量的数据时，可能会超过传统的系统可以正常操作处理的能力。例如南加利福尼亚集成GPS网络（SCIGN）已部署250持续经营GPS（CGPS）电台在南加州，而为了地球透镜板块边界的观测（PBO）（/），更是安装数百个电台在美国西部。日本的GPS地球观测网络系统或GEONET由1200个GPS监测站阵列覆盖整个国家，平均间距约20公里处。例如，斯克里普斯轨道和永久阵列中心（SOPAC）是在升级SIGN及PBO CGPS站实时操作作为加利福尼亚实时网络（CRTN）一部分的过程。每一次和站位置计算小于第二次延迟上的即时数据被收集。这些网络每年测量能够产生TB量级的数据。 表1显示出由CRTN站产生的数据的近似量。从代理服务器最初获得的观测编码称为RYO开放二进制格式。该表显示了相同的观察不同编码尺寸的增加。 表1 - 由CRTN生产实时数据的近似量。该站生产二进制数据，这些数据可以被翻译成ASCII和地理标记语言（GML）。 传感器的快速普及提出了与传统的计算机网络问题不同的独特挑战。一些研究已经讨论了与传感器设备的各种挑战的技术方面，例如功耗，无线通信问题，自主操作，适应性的环境条件和负载平衡。我们解决我们工作不同邻域的问题：我们描述了一个可扩展的消息接发系统的架构和实现用于处理和传递实时GPS位置的数据流来结束消费者，其可以是应用程序或（通过网络接口）人类。我们相信，我们的体系结构是通用的，并且可以被应用到其它类型的数据。 需要处理庞大数据集的应用科学是伴随着计算资源的演化，网络宽带和储存能力在增加。同时，一些应用都被设计成实时数据在运行，以提供近实时的结果。这样的应用诸如危机管理系统和预警系统，因为它们允许当局及时采取行动。地震数据同化是一个很好的例子，因为它们使用来自地震或GPS传感器的资料本组工具。然而，大多数的这些工具目前使用的数据来自数据库而且它们无法获得实时数据由于一些原因。 图1 - 总体传感器网格架构。从持久的GPS网络（左下）站的位置被传送到代理服务器，并可以通过TCP / IP连接来获得。这些原始消息由消息代理，它出版的数据流消息代理摄入（使用世贸君澜经纪软件;见正文）。这些消息可以通过各种网络功能的过滤器，其既作为被处理，出版商（消息源）和用户（消息汇）。 图1示出了整体的传感器网格架构，其中包含多个过滤器进行处理，变换或聚合数据流。我们用君澜经纪消息系统为过度的电线邮件传输。拿拉达经纪也可以配置成提供服务的附加质量如安全和可靠的传送。这种方法使我们能够在飞行中重新格式化的消息，所以我们可以转换（例如）原RYO格式的源数据到开放地理空间联盟的观察和测量（O＆M）格式，同时保留原始邮件。用户可在任何时候连接到过滤器链，以获得用于所需的格式所需的站的消息。该架构还可以扩展（在面向对象的程序设计感，使用从碱滤波器类继承）掺入更复杂的过滤器，如数据分析和事件检测应用程序。我们更详细描述这项工作。 在我们的系统中的关键概念是消息的主题发布和订阅。正如我们将描述，在我们的系统中“信息”的数据包与可以通过网络连接发送的头信息相结合。一个基于主题的发布/订阅系统就是一个出版商将许多指定主题名称的消息发送到消息代理的一对多网络通信系统的例子。这些消息随后被路由给所有的主题订阅者。因此，对一个特定主题的发布者和订阅不进行直接的网络连接在一起，如在客户端---服务器系统，如Web浏览器和服务器的情况。正如我们讨论的，这种方法使我们能够建立可以单独负责相对简单原子任务发布者和订阅链复杂的应用。发布者和订阅