基于云計算的海洋環(huán)境信息可視化平臺技術研究.pdf

1、21世紀，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、糧食和水資源危機等問題的希望所在，然而目前我國海洋經(jīng)濟的發(fā)展仍處于薄弱階段，海洋經(jīng)濟占全國GDP的比重只有10％左右，因此大力開發(fā)海洋經(jīng)濟對于我國有著重要的經(jīng)濟意義和戰(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支撐，國家海洋局實施了“數(shù)字海洋”項目，建成了大量的海洋業(yè)務應用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在促進我國海洋事業(yè)發(fā)展的同時也越來越多的顯現(xiàn)出資源占用多、運行成本高、缺

2、乏系統(tǒng)規(guī)劃和系統(tǒng)維護困難等問題。國家海洋局擬采用新興的云計算與云服務技術整合現(xiàn)有海洋環(huán)境信息系統(tǒng)建立一個為最終用戶按需提供服務、綠色節(jié)能高效的海洋環(huán)境信息云計算平臺。
　　海洋環(huán)境信息可視化云計算與云服務研究是國家海洋局海洋公益項目“海洋環(huán)境信息云計算與云服務體系框架應用研究”(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算和計算機圖形學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，推動我國海洋科學發(fā)展和服務海洋經(jīng)濟生產(chǎn)具有重要的意義。
　　本文針對海洋環(huán)境信息遠程交互可視化的需求和任務特點，首先對Hadoop云計算平臺中不適合處理海洋環(huán)境信息遠程交互可視化問題的機制進行了優(yōu)化和改造，將GPU和MPI引入Hadoop中構造了一個混合多層次多粒度的并行運算體系，大大提高了Hadoop的并行運算速度；然后在Hadoop的各個處理過程中增加一種稱為管道的機制減小了Hadoo

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