Аппаратные и программные платформы ГИС

ГИС могут содержать различные базы данных и подключаться к внешним БД. Каждая БД объединяет данные, необходимые для решения одной или нескольких прикладных задач в рамках функционального назначения ГИС, например кадастровые задачи, задачи автоматизированного картографирования, задачи геомаркетинга и др.

Возможны три варианта организации баз данных:

- БД является подсистемой другой информационной системы;

- БД является внешней по отношению к информационной системе и соединяется с ней или с другой БД через интерфейс ODBC и возможна организация распределенной БД;

- БД подсоединяется к ИС или ГИС через Web-сервер. В этом случае возможна организация распределенной БД в режиме удаленного доступа.

Выбор аппаратно-программной платформы.Аппаратная платформа и конфигурация информационной системы определяется рабочей нагрузкой вычислительного комплекса и функциональным назначением системы [10, 11, 12].

Решение задачи выбора конфигурации системы начинается с определения вида сервиса, который должен обеспечиваться системой. Конфигурация аппаратных и программных средств определяется множеством разнородных, соединенных друг с другом компонентов системы. В состав клиентских систем и серверов входят центральные процессоры, иерархия памяти, шин, периферийных устройств и программного обеспечения [13], а сети состоят из клиентов, серверов и сетевой инфраструктуры. Поскольку современные комплексы часто включают несколько совместно работающих систем, то точная оценка полной конфигурации требует рассмотрения как на макроскопическом уровне (уровне сети), так и на микроскопическом уровне (уровне компонент или подсистем).

Выбор аппаратной платформы или конфигурации определяется рядом общих требований – отношением стоимость/производительность, надежностью и отказоустойчивостью, масштабируемостью, совместимостью и мобильностью программного обеспечения.

Современная сеть включает компьютеры разных фирм-производителей, обеспечивает интеграцию информационных ресурсов и позволяет гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач, обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения, гарантировать применение одних и тех - же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть.

Жесткая конкуренция производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировала концепцию открытых систем, представляющую собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды в неоднородных, распределенных вычислительных системах.

Компьютеры, применяемые в ГИС.Производство персональных компьютеров (ПК) изначально было ориентировано на самого широкого потребителя непрофессионала. Поэтому одновременно сформировалась концепция миникомпьютеров – настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Современная рабочая станция это сбалансированная система, в которой высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графикой и разнообразными устройствами ввода/вывода.

Быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцессоров Intel и снижением цены ПК, развитие технологии локальных шин, делают ПК, во многих случаях альтернативой рабочим станциям.

Рабочие станции и ПК могут рассматриваться в качестве сетевого ресурса для ГИС корпоративного уровня в связи со следующими достоинствами:

- возможность использования не только текстовых процессоров, но и прикладных пакетов, включающих электронные таблицы, базы данных, высококачественную графику;

- возможность использования систем мультимедиа;

- высокая стоимость мейнфреймов сместила многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, базирующихся на высоконадежных и мощных рабочих станциях и серверах.

Серверы.Прикладные многопользовательские ГИС-технологии, сетевые приложения и системы обслуживания коммуникаций, разработка программного обеспечения и обработка изображений требует перехода к модели вычислений «клиент-сервер» и распределенной обработке, когда часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер.

В зависимости от применения серверы можно подразделить на файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет: файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ.

Другая классификация – сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).

Файловые серверы небольших рабочих групп (не более 20-30 человек) проще реализуются на платформе персональных компьютеров и программном обеспечении Novell Net Ware. Файл-сервер, в данном случае выполняет роль центрального хранилища данных.

Серверы прикладных систем и высокопроизводительные машины для среды «клиент-сервер» значительно отличаются требованиями к аппаратным и программным средствам. Скорость процессора для серверов с интенсивным вводом/выводом некритична. Оперативная память более 32 Мбайт позволит использовать большие дисковые КЭШи и увеличить производительность сервера (наряду с распределением данных по нескольким жестким дискам). При наличии одного сегмента сети и 10-20 рабочих станций пиковая пропускная способность сервера ограничивается максимальной пропускной способностью сети, поэтому важно использовать хорошую плату сетевого интерфейса.

На базе многопроцессорных серверов (суперсервер) строятся базы данных крупных информационных систем, обеспечивающих многопотоковую, многопроцессорную и многозадачную обработку. Суперсервер имеет возможность наращивания существующей системы, дискового пространства и вычислительной мощности.

Мейнфреймы.Мейнфрейм – синоним понятия «большая универсальная ЭВМ» в архитектурном плане представляет собой многопроцессорную (центральные и периферийные процессоры) систему с объщей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. Вычислительную нагрузку обеспечивают центральные процессоры, а периферийные процессоры обеспечивают работу с периферийными устройствами.

Мейнфреймы наиболее целесообразны в случаях, когда другими способами сложно создать надежную распределенную архитектуру клиент-сервер на основе миникомпьютеров и многопроцессорных серверов.

Кластер. Кластер – объединение компьютеров, представляющееся единым целым для операционной системы, системного программного обеспечения, прикладных программ и пользователей. Это системы высокой готовности, производительности и надежности.

Высокая производительность достигается высокоскоростным механизмом связи процессоров между собой и системным программным обеспечением, возможностью подключения дополнительных VAX-компьютеров и выполнением задания на нескольких компьютерах кластера. Технология параллельных баз данных позволяет множеству процессоров разделять доступ к единственной базе данных, поддерживая большее число одновременно работающих пользователей.

Высокая готовность обеспечивается, в частности переносом задания с компьютера, вышедшего из строя на другой компьютер кластера.

Удобство обслуживания системы связано с тем, что объщие базы данных обслуживаются с единственного места, а прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на объщих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.