面向網(wǎng)格基于Java的交互式可視化系統(tǒng)GVis研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、可視化在科學(xué)計(jì)算、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著重要應(yīng)用，作為一種計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，往往需要較高的硬件配置，并常常利用并行技術(shù)進(jìn)行加速。1990年代中后期以來(lái)，計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，圖形硬件性能急速提升，分布式可視化的分布范圍逐步擴(kuò)大。網(wǎng)格技術(shù)作為一種前瞻的面向廣域網(wǎng)的分布式計(jì)算方式，是傳統(tǒng)的并行和分布式計(jì)算在深度和廣度上的拓展，使可視化應(yīng)用在更廣的范圍內(nèi)利用資源和提供服務(wù)成為可能，因此面向網(wǎng)格的可視化成為可視化領(lǐng)域的一個(gè)新興

2、研究方向。面向網(wǎng)格可視化系統(tǒng)的目標(biāo)是利用網(wǎng)格為分布式可視化應(yīng)用提供異構(gòu)資源的管理和共享，多用戶任務(wù)的管理和協(xié)同等關(guān)鍵支持，實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)格的多用戶交互式并行可視化、遠(yuǎn)程可視化和協(xié)同可視化?，F(xiàn)有的面向網(wǎng)格可視化研究尚處于起步階段，工作各有特點(diǎn)，但缺乏系統(tǒng)性，對(duì)異構(gòu)資源上支持交互式遠(yuǎn)程并行可視化任務(wù)的研究較少，尚沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)能完全實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)格可視化的目標(biāo)。針對(duì)這些問(wèn)題，本文在國(guó)內(nèi)外研究工作的基礎(chǔ)上對(duì)面向網(wǎng)格的交互式遠(yuǎn)程并行可視化進(jìn)行了探索，設(shè)計(jì)

3、并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Java面向網(wǎng)格的交互式遠(yuǎn)程并行可視化體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)GVis，可以支持大數(shù)據(jù)集的交互式并行可視化和遠(yuǎn)程可視化，較系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了面向網(wǎng)格可視化的基本目標(biāo)。論文的主要研究?jī)?nèi)容與成果包括： 提出了一個(gè)面向網(wǎng)格可視化的三層體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)由網(wǎng)格支撐層，可視化層和網(wǎng)格門戶層組成，每層負(fù)責(zé)提供一組支撐功能。網(wǎng)格支撐層提供運(yùn)行分布式可視化任務(wù)所需要的資源管理和任務(wù)管理功能；可視化層完成具體的繪制、并行繪制和遠(yuǎn)程繪制；網(wǎng)格門戶

4、層為用戶提供面向網(wǎng)格的可視化任務(wù)交互界面。該體系結(jié)構(gòu)界定了面向網(wǎng)格的可視化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的三大基礎(chǔ)功能，分層簡(jiǎn)潔，層次之間耦合少，各層具備較高的獨(dú)立性和可擴(kuò)展性。 面向網(wǎng)格的可視化系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)變化的異構(gòu)網(wǎng)格資源，并需要接受動(dòng)態(tài)的任務(wù)指定。大部分現(xiàn)有的并行可視化系統(tǒng)不具備動(dòng)態(tài)的資源管理和多用戶多任務(wù)支持，而現(xiàn)有的網(wǎng)格中間件又無(wú)法直接支持交互式可視化應(yīng)用，因此我們?cè)诰W(wǎng)格中間件和可視化層之間引入了網(wǎng)格支撐層，并對(duì)網(wǎng)格中間件Globus的

5、功能進(jìn)行合理取舍，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格資源和用戶任務(wù)的動(dòng)態(tài)管理，為GVis系統(tǒng)支持多用戶多任務(wù)交互式遠(yuǎn)程并行可視化提供了有力支撐。 出于效率考慮，絕大多數(shù)現(xiàn)有并行可視化系統(tǒng)只針對(duì)同構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)，較難處理網(wǎng)格環(huán)境中資源的異構(gòu)性。Java具有良好的平臺(tái)無(wú)關(guān)性，其性能亦在穩(wěn)步提升，本文嘗試使用Java作為可視化層的基本實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，并使用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法，消除了可視化、并行可視化和遠(yuǎn)程可視化應(yīng)用中的平臺(tái)異構(gòu)性，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和開(kāi)發(fā)工作量，具有良好

6、的獨(dú)立性和可擴(kuò)展性。由于基于硬件紋理的體繪制算法具有較高的繪制效率，因此可視化層將基于硬件紋理的體繪制作為基本的體繪制方法，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)上大數(shù)據(jù)集的交互式并行可視化。 網(wǎng)格用戶需要通過(guò)網(wǎng)格門戶才能使用網(wǎng)格資源完成特定的任務(wù)。傳統(tǒng)的網(wǎng)格門戶多基于Web方式，主要用于批處理任務(wù)，很難滿足交互式可視化應(yīng)用的交互需求，本文直接采用Java應(yīng)用實(shí)現(xiàn)GVis網(wǎng)格門戶，較好地克服了基于Web網(wǎng)格門戶的缺點(diǎn)，為異構(gòu)網(wǎng)格資源上大型體數(shù)據(jù)的交互式