基于云計(jì)算的海洋環(huán)境信息可視化平臺(tái)技術(shù)研究.pdf

1、21世紀(jì)，海洋將是人類的第二生存空間，也是解決人類目前面臨的能源、糧食和水資源危機(jī)等問題的希望所在，然而目前我國海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展仍處于薄弱階段，海洋經(jīng)濟(jì)占全國GDP的比重只有10％左右，因此大力開發(fā)海洋經(jīng)濟(jì)對于我國有著重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。為了給我國海洋事業(yè)的發(fā)展提供有力的信息保障和技術(shù)支撐，國家海洋局實(shí)施了“數(shù)字海洋”項(xiàng)目，建成了大量的海洋業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在促進(jìn)我國海洋事業(yè)發(fā)展的同時(shí)也越來越多的顯現(xiàn)出資源占用多、運(yùn)行成本高、缺

2、乏系統(tǒng)規(guī)劃和系統(tǒng)維護(hù)困難等問題。國家海洋局?jǐn)M采用新興的云計(jì)算與云服務(wù)技術(shù)整合現(xiàn)有海洋環(huán)境信息系統(tǒng)建立一個(gè)為最終用戶按需提供服務(wù)、綠色節(jié)能高效的海洋環(huán)境信息云計(jì)算平臺(tái)。
　　海洋環(huán)境信息可視化云計(jì)算與云服務(wù)研究是國家海洋局海洋公益項(xiàng)目“海洋環(huán)境信息云計(jì)算與云服務(wù)體系框架應(yīng)用研究”(No.201105033)的重要組成部分。海洋環(huán)境信息可視化指采用高性能計(jì)算和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖形圖像的理論方法，用直觀形象的方法模擬重現(xiàn)或預(yù)現(xiàn)海洋各種變化

3、，這對于挖掘海量海洋環(huán)境信息數(shù)據(jù)中的規(guī)律，推動(dòng)我國海洋科學(xué)發(fā)展和服務(wù)海洋經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)具有重要的意義。
　　本文針對海洋環(huán)境信息遠(yuǎn)程交互可視化的需求和任務(wù)特點(diǎn)，首先對Hadoop云計(jì)算平臺(tái)中不適合處理海洋環(huán)境信息遠(yuǎn)程交互可視化問題的機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化和改造，將GPU和MPI引入Hadoop中構(gòu)造了一個(gè)混合多層次多粒度的并行運(yùn)算體系，大大提高了Hadoop的并行運(yùn)算速度；然后在Hadoop的各個(gè)處理過程中增加一種稱為管道的機(jī)制減小了Hadoo

4、p本身數(shù)據(jù)處理的延遲性；通過以上對Hadoop優(yōu)化的措施實(shí)現(xiàn)了Hadoop在海洋環(huán)境信息可視化應(yīng)用中能夠提供低延遲的云服務(wù)的目標(biāo)。另外，探討了我們構(gòu)造的三層可視化云計(jì)算平臺(tái)中的資源層和應(yīng)用層的各種服務(wù)的機(jī)制和實(shí)現(xiàn)方法，包括對矢量場和標(biāo)量場的部分算法的研究分析以及虛擬化和XCP平臺(tái)的研究，最終構(gòu)造了一個(gè)完整的海洋環(huán)境信息可視化云計(jì)算平臺(tái)體系架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方案。
　　為了驗(yàn)證構(gòu)造的海洋環(huán)境信息可視化云計(jì)算平臺(tái)的效率及其可用性，我們搭建了