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1、目 录1项目需求概要41.1项目名称41.2项目背景41.3建设目标和内容41.4设计原则42业务流程设计42.1用户权限分配62.2云GIS平台资源管理流程62.2.1云GIS站点获取流程72.2.2云GIS站点弹性调整流程82.3GIS服务发布、注册流程92.4GIS服务共享、管理流程112.5示范应用系统构建流程123总体架构总体设计143.1平台总体框架143.2总体技术路线143.3关键技术144时空信息数据库设计145云平台功能设计145.1云GIS服务运维管理系统设计145.1.1资源池管理155.1.2服务监控165.1.3服务度量195.1.4配额管理265.1.5弹服务管理
2、305.1.6租户隔离315.1.7用户管理345.1.8日志管理365.2云GIS自服务门户系统设计385.2.1服务目录395.2.2云服务访问统计455.2.3个性化工作平台455.2.4云GIS站点服务605.3示范应用756接口结构设计757安全体系设计757.1云平台软件安全758出错处理设计819运行环境设计819.1硬件环境配置819.2网络环境配置829.3部署模式849.3.1硬件环境部署849.3.2软件部署模型859.4软件平台配置859.4.1虚拟化软件869.4.2IaaS(Eucalyptus)云管理平台879.4.3操作系统879.4.4GIS软件879.4.5
3、数据库软件8910实施计划8911保障措施891 项目需求概要1.1 项目名称1.2 项目背景1.3 建设目标和内容1.3.1 标准规范建设时空信息云平台标准规范体系的建设内容包括以下四个方面：数据标准、服务规范、平台管理规范、安全标准。1.3.2 基础设施建设基础设施建设包括硬件资源建设与软件资源建设。硬件资源建设包括服务器设备、存储设备、网络安全及辅助设备，以及网络环境建设。软件资源建设包括：操作系统、GIS基础软件、数据库管理软件、数据备份及网络安全管理软件、云计算相关中间件等。1.3.3 数据库建设1.3.4 云平台建设云平台建设包括基础设施即服务层IaaS（Infrastructur
4、e as a Service）、平台即服务层PaaS（Platform as a Service）、软件即服务层SaaS（Software as a Service）三个层面的建设，基础设施即服务层IaaS使用Xen虚拟化技术，对底层硬件进行虚拟化，构建虚拟化资源池，使用Eucalyptus云管理系统进行统一管理和调度。平台即服务层PaaS将GIS资源、GIS服务进行统一管理和整合，为用户提供在线的空间信息应用平台。软件即服务层SaaS基于PaaS提供的云服务及服务组合，构建各种业务应用框架。基于应用框架，构建应用示范系统。1.3.5 应用示范建设1.4 设计原则1.4.1 指导思想面向服务的
5、架构（Service Oriented Architecture ,SOA）是一种被广泛采用的软件设计模式。 SOA将一个软件系统划分成很多独立的功能模块，然后将这些功能模块封装成具有标准接口的服务。这些服务可以被方便的组装起来形成具有完整功能的软件。 时空信息云平台及应用示范项目全面采用面向服务的设计思想。整个平台的计算资源（CPU，内存 等等），存储资源（硬盘），软件资源（操作系统，数据库，数据处理软件等），以及各种应用功能全部被封装成各种各样的松耦合的服务。这些服务被发布在私有的分布式的云计算环境中， 构成整个时空云服务平台的基础。计算资源服务：借助于云计算的基础设施即服务（Infras
6、tructure as a Service, IaaS）, 采用虚拟化技术将互联的计算机集群无缝整合成一个大型计算池。基于该计算池，不同配置、不同数量的虚拟机可以被很快的启动和释放。存储资源服务： 采用虚拟化技术将物理存储资源发布成遵循Elastic Block Store (EBS)标准的弹性存储设备。EBS 可创建容量 1 GB 到 1 TB 的卷，然后通过虚拟机将这些存储卷作为设备进行安装。在整个平台环境下每个存储卷可自动拷贝。这样可以防止由于任何单个硬件组件发生故障导致数据丢失。软件资源服务：该平台所用到的操作系统（比如Linux，Windows），数据库（比如MySQL，Oracle
7、，PostgreSQL），以及空间数据处理的平台软件（比如ArcGIS server）都将部署在云计算环境中（安装在虚拟机上）以服务的方式提供。功能应用服务：该平台所要提供的所有功能性的服务比如时空数据的获取，处理，分析等，都将被发布成独立的标准的网络服务（Web service，比如遵循OGC标准的Web Map Service, Web Coverage Service, Web Processing Service 等）。通过对这些服务进行动态的重组和串联，我们可以动态的构建各种地理信息应用。通过链接集成计算资源服务，存储资源服务和软件资源服务，我们可以实现整个平台软件的自动部署。功能应
8、用服务使得该平台具有高度的灵活性，可扩展性和开放性。整个平台以云计算作为基础系统环境，这使得该平台具有高度的伸缩性，从而满足各种空间信息处理的需求。1.4.2 基本原则1.4.2.1 开发性原则云平台及应用示范项目的体系架构应是开放的。一方面，用户可以分享计算资源、存储资源、网络资源、开发接口和关于地理信息功能软件的服务；另一方面，也能够把用户的上述服务能力便捷宿主至时空信息云平台。1.4.2.2 继承性原则1.4.2.3 安全性原则云平台及应用示范项目的建设完全符合国家的安全要求，凡部署在公有环境的计算资源、存储资源，以及地理信息数据和专题数据应不涉及与国家安全保密有关的内容和事项，否则部署
9、在符合国家有关规定的私有环境。1.4.2.4 重点性原则2 业务流程设计云平台总体业务流程如下：图 云平台总体业务流程图上述流程边界如下所示：流程边界具体内容流程涉及部门流程涉及人员云系统管理员云平台管理员地理信息服务管理员应用系统管理员终端用户流程涉及数据本流程不涉及数据2.1 用户权限分配用户角色权限内容云系统管理员系统维护管理、云系统管理、管理和分配用户权限云平台管理员1）网络资源：内部IP和外部IP的分配2）虚拟机的CPU, 内存和存储配置3）虚拟机和镜像资源管理4）虚拟集群管理应用平台软件管理员ArcGIS 服务管理地理信息服务管理员地理信息服务的发布、审核、注册应用系统管理员使用服
10、务创建应用系统终端用户使用基于云平台的地理信息服务2.2 云GIS平台资源管理流程时空信息云平台中实现了对ArcGIS集群的自动化、智能化、云端化管理，即云GIS站点管理。主要涉及的业务流程包括：云GIS站点的获取流程、云GIS站点的弹性调整流程。2.2.1 云GIS站点获取流程云GIS站点的申请、创建操作应由，应用系统管理员完成。云GIS站点获取流程如图2-7所示：应用系统管理员需要设置访问云GIS站点的用户名、密码，并根据实际业务应用的实际情况设立指定不同计算类型（如：2 CPU 4G内存、4CPU 8G内存）的云GIS站点实例、云GIS站点的使用期限等；平台会在基础设施云环境中自动创建、
11、配置云GIS站点环境，并为云GIS站点提供云存储服务；然后应用系统管理员可以获得一个ArcGIS Server环境，地理信息服务管理员可以登录云GIS站点，进行GIS服务的发布、注册。图2-7云GIS站点获取流程上述流程边界如下所示：流程边界具体内容流程涉及部门流程涉及人员应用系统管理员流程涉及数据ArcGIS软件平台、虚拟资源2.2.2 云GIS站点弹性调整流程云GIS站点的弹性调整分为两种模式：手动模式、智能模式。在智能模式下，弹性调整的过程由平台自动完成，在手动模式下，需要应用系统管理员根据云GIS站点的运行状态，手动的进行计算节点添加、删除等操作。具体的，云GIS站点弹性调整流程如下图
12、所示：应用系统管理员可根据应用系统的实际应用情况，设置云GIS站点弹性资源调整模式；如果设置为手动模式，应用系统管理员需要监控云GIS站点的运行状态，当资源使用率达到最高限定值时，手动增加GIS计算节点，当资源使用率下降到最低限定值时，手动删除多余的计算节点；如果为智能模式，云GIS站点的弹性资源调整过程将由云平台自动完成，无需应用系统管理员人工干预。云GIS站点获取流程上述流程边界如下所示：流程边界具体内容流程涉及部门流程涉及人员应用系统管理员流程涉及数据ArcGIS软件平台、云存储资源2.3 GIS服务发布、注册流程 在时空云服务平台中，大多数数据管理系统加工好的地理数据和数据处理功能将以
13、地理信息服务的形式发布出来，以提供给用户查询使用。所有服务被发布到并且存储于安装在本平台系统中的地理服务支撑软件中，如果是数据处理功能服务，该服务则可能弹性调动本平台中的计算资源以获取高效的处理过程。GIS服务的发布、注册由地理信息服务管理员完成。时空信息云平台提供了两种GIS服务发布、注册的方式：通过云GIS站点进行发布、通过云平台门户进行发布。以下描述了地理信息服务发布和注册到管理中心的主要流程：地理信息服务发布、注册流程上述流程边界如下所示：流程边界具体内容流程涉及部门流程涉及人员地理信息服务管理员流程涉及数据地理信息数据2.4 GIS服务共享、管理流程时空信息云平台上GIS服务的共享和
14、管理由地理信息服务管理员和用户完成。首先，地理信息服务管理员可将地理信息数据在云平台上发为GIS服务，并注册到云平台中，同时可以将GIS服务共享给不同的用户群组。获得共享权限的用户，可以登录云平台，根据条件检索相关的GIS服务，检索成功后，可通过GIS服务的标准地址，访问、调用。以下描述了地理信息服务共享和管理的主要流程：地理信息服务获取、订阅流程上述流程边界如下所示：流程边界具体内容流程涉及部门流程涉及人员地理信息服务管理员、用户流程涉及数据地理信息数据2.5 示范应用系统构建流程 示范应用系统在云平台的构建流程基本分为五个阶段：l 应用系统概念设计：对整个应该系统进行概念性的设计，并通过审
15、批进入下一个阶段。l 应用系统架构组合阶段：根据系统概念设计，在云服务平台中查找相应的云服务和地理信息服务，最后进行抽象服务链的组合。l 应用系统架构验证和优化：设计审核员根据应用系统的抽象设计，进行正确性和可用性审核。并最终进行优化。l 应用系统架构实现和部署：根据应用系统的抽象设计，进行系统实现和部署。l 应用系统测试优化和发布：对应用系统测试，优化并最终发布。示范应用系统构建流程3 总体架构总体设计3.1 平台总体框架时空信息云平台及应用示范项目的建设的目标，是建成统一的、权威的、稳定的、可扩展的、可兼容的时空信息数据库和时空信息云平台，更高效地为政府各级部门、企业和社会公众提供时空信息资源服务，为全省的信息
