云原生GIS技术篇——云原生GIS助力全面上云

发布时间:2020 年 01 月 15 日  文/云产品研发中心 苏乐乐 王伊湋
导读:SuperMap云原生GIS技术体系共有四个层面:GIS数据云原生存储与分布式计算,让GIS更高效;GIS微服务架构与服务治理,让GIS更稳定;基于容器的多节点部署与弹性伸缩,让GIS更灵活;一体化智能运维与管理,实时洞察系统状态。

  什么是云原生GIS?

  随着GIS行业飞速发展,海量数据、计算密集、超高并发等新挑战层出不穷。传统GIS应用的性能难以突破,开发成本也居高不下,迫切需要一种集约化的资源利用模式,融合云计算技术的云GIS应运而生。

  云GIS的发展经历了云使能、云就绪、云原生三个阶段,GIS应用不断进化,与云计算的结合越来越紧密。云原生GIS (Cloud Native GIS)是指为云环境而设计和优化的GIS相关技术,它基于微服务架构思想,以容器为部署载体,可自动化编排、运维管理,更好地利用云平台的能力,使GIS系统更高效、更弹性、更新更实时、运行更稳定。

  

图1 云原生GIS关键技术

  其中,微服务将复杂的单体应用拆分为多个服务模块,每个模块专注单一业务功能对外提供服务;容器是一种轻量级的虚拟化技术,可将应用封装为镜像,为微服务提供相互隔离、独立运行的环境;自动化编排技术为微服务提供了分布式、自动化的部署和管理方案。

  云原生GIS解决了传统GIS应用升级缓慢、架构臃肿、不能快速迭代、故障不能快速定位等问题。

  云原生GIS做什么?

  SuperMap云原生GIS助力企业数字化转型,可用于行业地理信息云平台建设、智慧城市建设、搭建资源管理中心的政府部门以及企事业单位,解决大数据时代带来的挑战。

  较之传统GIS应用,SuperMap云原生GIS的价值主要体现在以下几方面:

  快速交付。通过DevOps流程,快速构建GIS镜像,利用容器一处构建,多处无差别运行的特性,可以快速从研发环境无差别地迁移到生产环境。

  方便项目应用的升级扩展。一方面,云原生GIS支持行业应用便捷集成。另一方面,当需求发生改变时,无须像传统应用升级改造整个系统,只需改造局部微服务。

  保证系统稳定高可用。传统应用出现故障会导致功能不可用,而云原生GIS具有容器巡查机制,一旦发现异常容器,便会自动摧毁重建,保证服务不间断供应。云原生GIS的无状态特点,还可确保重建后保留原有特征,不发生数据丢失的情况。

  高效的集群搭建。传统GIS应用在解决用户高并发方面采用的集群机制搭建繁琐,占用资源较大。云原生GIS无需手动搭建集群,部署后便实现细粒度自动集群、故障修复、滚动升级与弹性伸缩。

 

 图2 云原生GIS技术体系

  结合自身GIS技术,SuperMap形成了成熟的云原生GIS 技术体系。SuperMap云原生GIS屏蔽多云环境差异,可部署在阿里云、华为云、OpenStack等任意云环境,降低管理和迁移成本;可外接公有云中的计算、存储环境,并提供内置分布式计算与存储,助力GIS大数据的一键部署;通过微服务重构将GIS能力拆分为更细粒度,使GIS服务更稳定;通过SuperMap iManager+Kubernetes的自动化编排,进行资源动态调度与一体化运维管理,并实现GIS服务的细粒度弹性伸缩。GIS平台用户可更专注于业务本身,更快地响应客户需求、落地新特性。

  SuperMap云原生GIS技术体系

  SuperMap云原生GIS技术体系共有四个层面:

        1、GIS数据云原生存储与分布式计算,让GIS更高效。提供空间数据的存储能力,支持多类空间数据分布式存储,包括矢栅数据、流数据、瓦片数据和三维数据,提升海量空间数据运算效率;支持海量经典空间数据的分布式处理与分析,包括构造区域格网、点聚合分析、密度分析、单对象空间查询、区域汇总分析、矢量裁剪、叠加分析、缓冲区分析等,实现数量级的性能提升;支持多种公有云存储服务、云数据库,发挥云平台优势。能有效解决海量数据增长快,存储和处理压力大等问题。

  2、GIS微服务架构与服务治理,让GIS更稳定。支持GIS 功能拆分为微服务,各司其职,相互松耦合,可按需弹性伸缩,实现地图、三维、大数据、AI功能的全面微服务化。GIS微服务调度基于Spring Cloud进行服务治理,包括服务网关、GIS业务层、配置中心、注册中心等部分。拆分后的微服务模块逻辑更单一,更易维护更新,同时因为松耦合,使单一故障不会传播,提升了系统稳定性。

  

图3 微服务化的GIS环境拓扑图

  3、基于容器的多节点部署与弹性伸缩,让GIS更灵活。容器相比虚拟机具有更快的部署速度、更低的性能损耗,配合Kubernetes的通用自动化编排,可快速部署多节点云原生GIS 环境。SuperMap云原生GIS支持GPU算力容器化,全面提升AIGIS分析性能;通过容器技术,支持在公有云、私有云和混合云等环境中无差别运行,降低迁移成本;通过弹性伸缩机制,GIS 微服务节点随着访问压力升高/降低自动伸缩,在高并发时增加节点,提高处理能力,在压力降低时减少节点,实现资源集约。

  

图4 节点弹性伸缩

  4、一体化智能运维与管理,实时洞察系统状态。利用SuperMap iManager一体化GIS运维管理中心,可进行GIS 应用服务管理、基础设施管理、大数据管理。实现对所有微服务资源的实时监控,支持日志查询、访问分析,利用实时拓扑图查看服务状态,了解服务间的关联;支持监控服务的CPU、内存、磁盘及网络系统文件的使用情况。可通过告警功能掌握服务实时负载,并使用微信命令调节节点。支持无缝升级,在不中断GIS服务的情况下,实现局部升级/回滚。可一键创建8大GIS 应用环境以及7大GIS数据库环境。在扩展性方面支持集成第三方行业应用,达到GIS与其他应用统一监管的目的。

 

 图5 基础设施监控

  云原生GIS的诞生顺应了不断变化的GIS需求,是GIS开发、部署方式的创新,它适配于任何云GIS平台,具备稳定的运行机制以及灵活的伸缩能力,保障了服务供应平滑不中断。SuperMap云原生GIS会在不断实践中集成更多先进的技术与解决方案,成为安全可靠的新一代云GIS平台。

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