1、第 卷 第 期 年 月 湖 南 科 技 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） （ ） ： 基 于 架 构 的 数 据 并 行 绘 制 冯 志 元 ， 李 朝 奎 ， 张 强 （ 湖 南 科 技 大 学 地 理 空 间 信 息 技 术 国 家 地 方 联 合 工 程 实 验 室 ， 地 理 空 间 信 息 湖 南 省 工 程 实 验 室 ， 湖 南 湘 潭 ） 摘 要 ： 在 计 算 机 集 群 上 ， 采 用 通 信 基 础 （ ） 架 构 ， 实 现 大 范 围 数 据 的 并 行 绘 制 根 据 控 制 节 点 的 任 务 分 配 策 略 对 集 群 中 各 服 务 器 进 行 任
2、务 分 配 ； 服 务 端 采 用 的 任 务 并 发 模 式 ， 对 控 制 节 点 分 配 的 任 务 直 接 分 发 给 服 务 实 例 ， 无 需 放 到 消 息 队 列 中 进 行 等 待 ， 以 此 提 高 集 群 对 数 据 的 并 行 绘 制 效 率 通 过 对 不 同 数 据 量 的 数 据 进 行 集 群 的 并 行 绘 制 测 试 ， 得 出 绘 制 加 速 比 随 着 数 据 量 的 增 加 而 增 加 的 结 论 ， 这 对 于 大 数 据 量 的 数 据 的 并 行 处 理 具 有 重 要 意 义 关 键 词 ： ； ； 并 行 绘 制 中 图 分 类 号 ： 文
3、献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ： （ ） ， ， （ ， ， ， ， ） ： ， ， ， ； ； ， ， ， ： ； ； 大 部 分 客 户 难 以 承 受 高 性 能 工 作 站 的 昂 贵 价 格 ， 采 用 计 算 机 集 群 （ 集 群 由 控 制 节 点 和 服 务 器 节 点 组 成 ） 对 地 理 大 数 据 进 行 并 行 处 理 ， 会 是 一 个 较 好 的 选 择 集 群 对 于 大 数 据 处 理 不 仅 价 格 大 大 降 低 ， 而 且 在 数 据 处 理 效 率 方 面 要 比 高 性 能 单 机 处 理 效 率 高 得 多 ， 因 此 采 用 集 群 对
4、地 理 大 数 据 进 行 并 行 处 理 具 有 较 高 的 性 价 比 需 要 集 群 对 大 数 据 进 行 并 行 处 理 时 ， 通 过 任 务 分 配 策 略 把 任 务 分 配 给 各 绘 制 服 务 器 ； 服 务 器 端 根 据 分 配 的 任 务 ， 对 本 地 磁 盘 上 的 备 份 数 据 进 行 一 个 一 个 地 进 行 并 行 计 算 ， 从 而 达 到 并 行 处 理 的 目 的 采 用 构 架 的 并 发 模 式 ， 可 以 并 行 对 任 务 进 行 分 配 处 理 ， 从 而 提 高 整 个 集 群 的 任 务 处 理 效 率 集 群 采 用 构 架 模
5、式 ， 每 个 服 务 器 端 采 用 的 并 发 任 务 处 理 ； 控 制 节 点 对 分 配 的 任 务 进 行 并 发 处 理 时 ， 不 再 要 求 服 务 器 端 先 把 任 务 放 到 消 息 队 列 中 ， 直 接 分 配 给 服 务 实 列 ， 对 任 务 进 行 处 理 ， 可 以 大 大 提 高 任 务 的 绘 制 效 率 收 稿 日 期 ： 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ） ； 湖 南 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ） ； 湖 南 省 研 究 生 科 研 创 新 项 目 （ ） ； 地 理 空 间 信 息 国
6、家 测 绘 局 重 点 实 验 室 开 放 基 金 资 助 项 目 （ ） 通 信 作 者 ： 李 朝 奎 （ ） ， 男 ， 湖 南 汉 寿 人 ， 博 士 ， 教 授 ， 博 士 生 导 师 ， 主 要 从 事 三 维 地 理 建 模 及 其 应 用 研 究 ： 湖 南 科 技 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） 年 第 卷 并 行 绘 制 机 制 并 行 绘 制 体 系 结 构 目 前 ， 经 典 的 种 并 行 绘 制 体 系 结 构 中 ， ， 是 主 流 体 系 结 构 也 有 使 用 两 者 的 混 合 体 系 结 构 体 系 结 构 中 ， 几 何 处 理 之 前 要
7、做 归 属 判 断 ， 显 示 屏 中 的 图 像 空 间 区 域 被 分 割 成 多 个 子 区 域 并 分 配 给 不 同 的 绘 制 服 务 器 进 行 处 理 则 不 对 图 像 空 间 区 域 进 行 划 分 ， 而 是 只 将 显 示 屏 幕 中 场 景 数 据 等 分 为 若 干 子 数 据 集 ， 然 后 对 子 数 据 集 进 行 划 分 （ 此 划 分 不 受 空 间 格 局 限 制 ） ； 因 而 可 以 保 证 各 处 理 器 的 绘 制 单 元 数 量 基 本 相 等 ， 从 而 保 证 负 载 平 衡 的 优 点 是 各 流 水 线 之 间 完 整 且 相 互 独
8、立 ； 缺 点 是 需 要 进 行 图 元 归 属 判 断 对 显 示 屏 幕 划 分 并 非 空 间 均 匀 划 分 ， 容 易 造 成 各 处 理 器 负 载 不 平 衡 的 优 点 是 把 场 景 中 空 间 对 象 划 分 为 若 干 个 子 数 据 集 ， 对 划 分 后 各 数 据 集 的 显 示 屏 幕 不 再 进 行 划 分 ， 而 且 没 有 任 何 冗 余 处 理 ； 缺 点 是 需 要 深 度 合 成 ， 给 网 络 数 据 传 输 带 来 巨 大 的 压 力 任 务 划 分 常 用 的 自 适 应 任 务 分 配 算 法 很 多 主 要 有 基 于 几 何 的 数 据
9、分 析 自 适 应 负 载 平 衡 算 法 （ 算 法 、 的 算 法 、 的 自 顶 向 下 分 解 算 法 和 算 法 ） 和 基 于 时 空 转 换 的 负 载 平 衡 算 法 算 法 ， 综 合 了 和 算 法 的 优 点 ， 采 用 网 格 覆 盖 屏 幕 ， 对 于 包 含 同 一 空 间 对 象 （ 占 有 个 网 格 ） 的 网 格 ， 每 个 网 格 的 权 重 为 可 以 根 据 不 同 的 权 重 值 对 整 个 屏 幕 进 行 任 意 屏 幕 的 划 分 ， 使 得 划 分 的 任 务 数 量 等 于 处 理 的 进 程 数 的 整 数 倍 ； 另 外 容 易 使 各
10、个 绘 制 服 务 器 的 负 载 达 到 平 衡 ， 该 方 法 比 较 灵 活 采 用 高 效 的 任 务 分 配 方 法 ： 在 任 务 分 配 的 时 候 ， 总 是 把 任 务 分 配 表 中 的 任 务 分 配 给 服 务 器 中 累 积 时 间 最 少 的 进 程 ， 从 而 达 到 每 个 处 理 器 都 能 正 常 工 作 ， 并 实 现 负 载 平 衡 如 图 ： 进 程 、 进 程 和 进 程 的 任 务 累 计 时 间 分 别 为 ， 和 ， 若 同 时 ， 此 时 任 务 表 中 的 当 前 “ 任 务 ” ， 需 要 分 配 给 “ 进 程 ” 来 执 行 ， 依 次 循 环 ， 直 到 任 务 表 中 的 任 务 分 配 完 毕 对 划 分 好 的 任 务 之 间 ， 小 粒 度 的 任 务 与 大 粒 度 的 任 务 进 行 自 动 合 并 ， 使 得 各 个 任 务 之 间 的 绘 制 时 间 尽 量 保 证 一 致 ， 通 过 任 务 之 间 的 自 动 调 整 ， 使 得 各 个 处 理 器 得 到
