面向測(cè)繪地理信息的數(shù)據(jù)中心建設(shè)與應(yīng)用研究

方 興

（廣西壯族自治區(qū)遙感信息測(cè)繪院 地理信息中心，南寧 530000）

面向測(cè)繪地理信息的數(shù)據(jù)中心建設(shè)與應(yīng)用研究

方 興

（廣西壯族自治區(qū)遙感信息測(cè)繪院 地理信息中心，南寧 530000）

本文依據(jù)廣西測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)中心建設(shè)情況，探討了數(shù)據(jù)中心建設(shè)原則和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的困難，并從技術(shù)與資金、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)和人才培訓(xùn)3方面闡述了如何有效開(kāi)展數(shù)據(jù)中心建設(shè)與管理。最后，基于大數(shù)據(jù)服務(wù)的測(cè)繪地理信息下的多數(shù)據(jù)中心融合實(shí)現(xiàn)提出了建設(shè)方案。

測(cè)繪地理信息；虛擬化；數(shù)據(jù)中心；大數(shù)據(jù)

0　引 言

在當(dāng)今信息爆炸式增長(zhǎng)、科技突飛式發(fā)展的潮流下，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，是基礎(chǔ)架構(gòu)中的核心支柱。由于數(shù)據(jù)中心在信息化項(xiàng)目中的作用和地位與日俱增、不可替代，無(wú)論是研究基礎(chǔ)科研理論的學(xué)者，還是設(shè)備制造廠商，都對(duì)如何建設(shè)一個(gè)綠色節(jié)能、經(jīng)濟(jì)高效、穩(wěn)健智能的數(shù)據(jù)中心展開(kāi)了深入研究并提出各種解決方案。在實(shí)際工作中，建設(shè)數(shù)據(jù)中心需要建設(shè)者根據(jù)發(fā)展主體的戰(zhàn)略出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況，制訂合情合理的建設(shè)方案。通過(guò)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)促進(jìn)信息化程度的不斷深化，不斷提升主體的競(jìng)爭(zhēng)力和水平，才是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的意義所在。為此，作者根據(jù)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)中心建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的原則、困難和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討。

1　數(shù)據(jù)中心建設(shè)原則

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，企事業(yè)單位信息化進(jìn)程不斷加快，需要存儲(chǔ)和處理海量信息的部門(mén)越來(lái)越迫切希望建設(shè)數(shù)據(jù)中心。從單位決策者的角度出發(fā)，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)應(yīng)該嚴(yán)格按照發(fā)展戰(zhàn)略逐步實(shí)施；而對(duì)建設(shè)者來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心應(yīng)該具備柔性的拓展能力以適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在建設(shè)數(shù)據(jù)中心前必須明確發(fā)展戰(zhàn)略與建設(shè)方案相一致。

數(shù)據(jù)中心并不是簡(jiǎn)單的軟件與硬件設(shè)備的集成，也不是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，更不是簡(jiǎn)單的應(yīng)用堆疊。數(shù)據(jù)中心是整個(gè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，建設(shè)數(shù)據(jù)中心主體的一切活動(dòng)和發(fā)展將依托于數(shù)據(jù)中心得以實(shí)現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)中心的可控和穩(wěn)定運(yùn)行才是建設(shè)主體需要考慮的第一要義。即在建設(shè)數(shù)據(jù)中心，建設(shè)主體應(yīng)當(dāng)著重從安全、管理、經(jīng)濟(jì)、效率等4個(gè)方面來(lái)考慮，才能保證數(shù)據(jù)中心成為主體的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而并非毫無(wú)價(jià)值的象征意義。

由于虛擬化技術(shù)在資源配置和效率方面都存在著極大優(yōu)勢(shì)，它的出現(xiàn)推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的變革。根據(jù)Jonathan Eunice的描述：“虛擬化……為數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、存儲(chǔ)資源以及其他資源提供了一個(gè)邏輯視圖，而不是物理視圖?！本S基百科這樣定義：“虛擬化……這種資源的抽象方法并不受實(shí)現(xiàn)、地理位置或底層資源的物理配置的限制?！薄癘pen Grid Services Architecture Glossary of Terms”則延伸了它的意義“虛擬化：對(duì)一組類(lèi)似資源提供一個(gè)通用的抽象接口集，從而隱藏屬性和操作之間的差異，并允許通過(guò)一種通用的方式來(lái)查看并維護(hù)資源?！睋?jù)調(diào)查，目前全球大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的資源利用率為15%～20%，通過(guò)整合資源，利用虛擬化技術(shù)，可以將利用率提高到50%～60%。此外，虛擬化技術(shù)能方便管理者通過(guò)單一的整合視圖對(duì)所有可用的計(jì)算和存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理，簡(jiǎn)化了管理的復(fù)雜性，極大地提高其工作效率。可以說(shuō)，虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，很好地從技術(shù)層面化解了管理、經(jīng)濟(jì)和效率三者的矛盾，成為了當(dāng)今數(shù)據(jù)中心建設(shè)潮流中的主流技術(shù)。因此，建設(shè)一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)據(jù)中心時(shí)，虛擬化技術(shù)是主體，它還簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

2　虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)的困難

此處以作者所在單位的虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)為例：整合原有的12臺(tái)服務(wù)器規(guī)模將其縮減到只需5臺(tái)高性能的服務(wù)器，CPU利用率從單臺(tái)平均10%提高到單臺(tái)平均55%，業(yè)務(wù)與應(yīng)用的數(shù)量從原有20多項(xiàng)增加到現(xiàn)有60多項(xiàng)，平均每臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)10多項(xiàng)應(yīng)用，同時(shí)將分散的存儲(chǔ)空間進(jìn)行虛擬化，進(jìn)而形成連續(xù)可擴(kuò)展的近200TB的統(tǒng)一存儲(chǔ)空間。改造千兆核心網(wǎng)絡(luò)為萬(wàn)兆核心網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)中心服務(wù)的效率和質(zhì)量，尤其是在提供高分辨率的影像地圖應(yīng)用服務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率尤為重要。通過(guò)主導(dǎo)虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過(guò)程，作者感到技術(shù)理論與實(shí)際操作兩者之間存在較大的差距，其主要面臨的困難有以下幾點(diǎn)。

2.1高端人才短缺

管理人才、應(yīng)用人才、研發(fā)人才、維護(hù)人才較為短缺。虛擬化技術(shù)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案在不斷改進(jìn)中，在建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施中技術(shù)更新與業(yè)務(wù)業(yè)績(jī)的雙重壓力下，對(duì)人的素質(zhì)要求越來(lái)越高，導(dǎo)致門(mén)檻過(guò)高，高端人才缺乏。

2.2建設(shè)資金難以得到保障

虛擬化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期比較長(zhǎng)，且軟件和硬件設(shè)備配套的資金需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的組合，給建設(shè)主體帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)壓力特別大。因此，如果數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)效果未能及時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)，則會(huì)影響到建設(shè)主體繼續(xù)投入資金的動(dòng)力，同時(shí)還有可能弱化數(shù)據(jù)中心在信息化建設(shè)項(xiàng)目中的作用。

2.3數(shù)據(jù)中心的物理結(jié)構(gòu)難以達(dá)到預(yù)期效果

建設(shè)的目標(biāo)需要通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展需求確定，無(wú)論是容量剩余，還是資源緊缺，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。同時(shí)又可能存在需求爆炸點(diǎn)，這是難以準(zhǔn)確估計(jì)的，一旦業(yè)務(wù)集中大量爆發(fā)，卻沒(méi)有準(zhǔn)備數(shù)據(jù)中心建設(shè)所需要額外投入的預(yù)算資金，對(duì)主體而言將一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

3　面向測(cè)繪地理信息的虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)分析

自1997年下半年出現(xiàn)了“數(shù)字地球”這個(gè)名詞起，我國(guó)的測(cè)量測(cè)繪自1999年起逐步由模擬制圖轉(zhuǎn)向數(shù)字化制圖，地理信息的數(shù)字化揭開(kāi)了測(cè)繪的新篇章，在如今的21世紀(jì)則面臨著信息大爆炸的挑戰(zhàn)。筆者自2004年起服務(wù)于從事遙感數(shù)據(jù)的獲取和制作、地理信息的生產(chǎn)與應(yīng)用的事業(yè)單位，2010年初次接觸到虛擬化技術(shù)，通過(guò)不斷的技術(shù)學(xué)習(xí)和業(yè)務(wù)操作實(shí)踐，積累了一些服務(wù)于測(cè)繪地理信息的虛擬化數(shù)據(jù)中心的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，以下分別從技術(shù)與資金、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)和人才培訓(xùn)等3個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1虛擬化的數(shù)據(jù)中心對(duì)技術(shù)和資金要求較高

測(cè)繪地理信息是一個(gè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)行業(yè)，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)類(lèi)型特別多，數(shù)據(jù)容量特別大，數(shù)據(jù)生產(chǎn)和獲取的方式和流程特別復(fù)雜，因此實(shí)施虛擬化的數(shù)據(jù)中心會(huì)對(duì)計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力和網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的要求較高。例如：?jiǎn)挝坏姆?wù)器需要安裝數(shù)10個(gè)應(yīng)用，每個(gè)應(yīng)用都有不同的設(shè)置需求，每次新增應(yīng)用都面臨分離還是合并的選擇：分離運(yùn)行浪費(fèi)資源、浪費(fèi)資金；合并運(yùn)行則兼容性難以保障，風(fēng)險(xiǎn)后果難以預(yù)測(cè)，情況復(fù)雜難以處理。然而，通過(guò)使用虛擬化將各應(yīng)用分配到獨(dú)立的實(shí)例中，則能很好地化解這一矛盾。虛擬化在此發(fā)揮了其兼容性好、實(shí)現(xiàn)方式靈活的優(yōu)點(diǎn)，盤(pán)活了原有設(shè)備的使用效率，降低了資金的需求和投入，對(duì)單位的生產(chǎn)效率產(chǎn)生了很明顯的效果，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期的管理也較為簡(jiǎn)單和方便。在發(fā)展和建設(shè)的中后期，雖然設(shè)備增加、應(yīng)用增加，情況愈趨復(fù)雜，但是單位成本反而有所下降，效益增加。

3.2虛擬化的數(shù)據(jù)中心適合測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的需求

虛擬化的數(shù)據(jù)中心不僅整合了原本零散的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，還能夠合理的分配和最大化使用網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。其中分布式計(jì)算、分布式存儲(chǔ)、百萬(wàn)兆或萬(wàn)兆核心網(wǎng)絡(luò)都是建設(shè)虛擬化的數(shù)據(jù)中心必須具備的基礎(chǔ)技術(shù)。現(xiàn)在測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用無(wú)所不在，廣泛涉及生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、制造、物流、營(yíng)銷(xiāo)、社交、管理及軍事等各大方面，已經(jīng)深入地滲透到現(xiàn)代社會(huì)的方方面面中。使用測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的企業(yè)有：阿里巴巴、騰訊、亞馬遜、谷歌等；使用測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用有：農(nóng)業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)、消費(fèi)者行為區(qū)域預(yù)測(cè)、企業(yè)和個(gè)人的信用跟蹤管理等。只有虛擬化的數(shù)據(jù)中心才能滿足測(cè)繪地理信息海量數(shù)據(jù)的快速流動(dòng)，從而挖掘海量的測(cè)繪地理信息中的有效信息，不斷創(chuàng)造新價(jià)值。

3.3虛擬化的數(shù)據(jù)中心對(duì)人才的影響

虛擬化的數(shù)據(jù)中心為測(cè)繪地理信息行業(yè)的專(zhuān)業(yè)人才提供了統(tǒng)一、穩(wěn)定的使用環(huán)境，能夠顯著減少他們用于適應(yīng)新環(huán)境的時(shí)間和精力，使其更專(zhuān)注于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和發(fā)展；同時(shí)，虛擬化數(shù)據(jù)中心的管理人員需要具備更高的技術(shù)水平和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)以應(yīng)對(duì)規(guī)模逐漸擴(kuò)大、情況愈趨復(fù)雜的虛擬化數(shù)據(jù)中心的管理與維護(hù)，同時(shí)進(jìn)入的門(mén)檻也逐步提高。虛擬化的數(shù)據(jù)中心促進(jìn)了專(zhuān)業(yè)分工與合作，使專(zhuān)業(yè)人才之間的界限更加清晰分明。這給使用主體帶來(lái)兩個(gè)好處：一是責(zé)任明晰，有利于形成發(fā)展的合力；二是推動(dòng)機(jī)構(gòu)的改革與發(fā)展。

4　基于大數(shù)據(jù)服務(wù)的測(cè)繪地理信息下的多數(shù)據(jù)中心融合實(shí)現(xiàn)

《大數(shù)據(jù)時(shí)代》一書(shū)提到：“當(dāng)樣本數(shù)量足夠大時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)每個(gè)人都是一模一樣的?！币虼?，只有匯聚多個(gè)數(shù)據(jù)中心的測(cè)繪地理信息，才能夠顯著的對(duì)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生有效益的推動(dòng)力。在建設(shè)中，大數(shù)據(jù)服務(wù)測(cè)繪地理信息下的多數(shù)據(jù)中心融合應(yīng)該受到政策、環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)3方面的嚴(yán)格約束，避免脫韁失控。為此，筆者結(jié)合自身在測(cè)繪地理信息行業(yè)中建設(shè)虛擬化數(shù)據(jù)中心的經(jīng)驗(yàn)，從政策、環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)3方面提出以下解決方案。

4.1制定法律法規(guī)政策

測(cè)繪地理信息涉及國(guó)家秘密、敏感數(shù)據(jù)、個(gè)人隱私等，因此對(duì)于不宜公開(kāi)的地理信息、只能有限度有范圍交流的信息、只能在特定場(chǎng)合流通的信息、允許公開(kāi)公布且自由使用的信息等都應(yīng)該有明確規(guī)定和限定，必須要確立明確的、可依據(jù)的法律法規(guī)政策才能保障多數(shù)據(jù)中心融合的實(shí)現(xiàn)。這需要具有權(quán)威和權(quán)力的國(guó)家機(jī)關(guān)進(jìn)行制訂和解釋?zhuān)@也是法律法規(guī)政策具備合法性的唯一途徑，是第一步，也是最艱難的一步。

4.2多數(shù)據(jù)中心融合需要形成一個(gè)自律的信用環(huán)境

信息的獲取和使用需要消費(fèi)者自律，應(yīng)盡量避免濫用或違規(guī)使用，這源自消費(fèi)者內(nèi)部的自我要求。信用是外部監(jiān)督力量，使用信息的行為應(yīng)處于監(jiān)管之下，且違規(guī)行為要有相應(yīng)的處罰，兩者相輔相成才能形成良性循環(huán)。同時(shí)，一個(gè)自律的良好信用環(huán)境的形成將是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

4.3多數(shù)據(jù)中心融合需要建立一個(gè)統(tǒng)一且唯一的標(biāo)準(zhǔn)

相對(duì)于政策與法律，標(biāo)準(zhǔn)是多數(shù)據(jù)中心融合基于專(zhuān)業(yè)技術(shù)可行性的角度對(duì)多方合作提出的基本要求，是實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心融合的最后一步，從實(shí)際操作來(lái)看，它將有利于整個(gè)測(cè)繪地理信息行業(yè)形成合力，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

5　結(jié) 語(yǔ)

在建設(shè)測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)中心時(shí)，建設(shè)主體要利用基于數(shù)據(jù)中心的虛擬化技術(shù)，全面考慮數(shù)據(jù)中心的物理安全和邏輯安全，保障信息能夠得到正確而有效的運(yùn)用。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析與挖掘功能，創(chuàng)新服務(wù)于主體的產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)與同行業(yè)務(wù)形成差異化，逐漸提升主體的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

主要參考文獻(xiàn)

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A

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2016-07-02