在沒有紙張，也沒有簡(jiǎn)牘的時(shí)代，古代中國的地圖繪制在哪里呢？

答案，是鼎上。

《漢書·郊祀志》記載，大禹治水成功后，用九州進(jìn)貢的金屬，鑄造了九只大鼎，把九州有代表性的各種奇異之物、山川河流的地形分布鐫刻在其上。據(jù)此可知，九鼎是見于文獻(xiàn)記載的、刻繪有九州山川形勢(shì)的原始實(shí)物地圖。

隨著歷史的發(fā)展，地圖的形式也在不斷變化著，先秦到兩漢時(shí)期，先后出現(xiàn)了帛、紙質(zhì)的地圖。

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而到了今天，對(duì)于我們來說，找到自己的地理位置和方向已經(jīng)變得更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀円呀?jīng)有了數(shù)字時(shí)代的“地圖導(dǎo)航軟件”。

地圖軟件為我們帶來了極大的便利，節(jié)約了很多的出行時(shí)間，比如避免堵車?？墒谴蠹矣袥]有想過，地圖軟件是如何知道前方擁堵的？是如何知道這段路上有違章監(jiān)控的，又是如何在眾多線路中選擇最佳路線的呢？

今天，讓我們來揭開

這些地圖軟件強(qiáng)大功能

背后的神秘力量

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小小的地圖軟件

數(shù)據(jù)從何而來

與銘刻在九鼎上的地圖和帛、紙地圖不同的是，現(xiàn)代地圖軟件擁有更多的功能。比如我們上文所說的對(duì)行車線路進(jìn)行規(guī)劃。

要想掌控全局并對(duì)線路進(jìn)行指引，首先要有最基礎(chǔ)的地理信息數(shù)據(jù)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：一個(gè)地區(qū)有多少條街道，這些街道的準(zhǔn)確位置，每條街道多寬、多長(zhǎng)等。有了這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，加上軟件的算法，才能實(shí)現(xiàn)地圖軟件的功能。所以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)非常重要，是所有地圖導(dǎo)航軟件的基石，一般來說，主流的數(shù)據(jù)來源分為四類：

❶ 高空拍攝：使用專業(yè)航空器從空中拍照片

❷ 數(shù)據(jù)共享：從專業(yè)領(lǐng)域獲取數(shù)據(jù)

❸ 實(shí)地采集：使用專業(yè)測(cè)繪儀器

❹ 互相幫助：用戶上報(bào)更新環(huán)境

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其中前兩項(xiàng)是數(shù)據(jù)的主要來源。由于我國的高空拍攝管控嚴(yán)格，地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一般不對(duì)外，所以很多數(shù)據(jù)要從專門的測(cè)繪機(jī)構(gòu)獲取。

該測(cè)繪機(jī)構(gòu)一部分職責(zé)是管理全國測(cè)繪成果資料和檔案資料，在這里，我國的山川河流、平原丘陵，各種地形地貌都被電子化和數(shù)字化了，為石油勘探、農(nóng)業(yè)牧業(yè)、軌道交通等各行各業(yè)提供地形保障，是國家非常重要的部門，其所存儲(chǔ)的地理信息之全面，堪稱數(shù)字時(shí)代的“九鼎圖”。

海量的地理信息

數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)

前端人員非常辛苦地將數(shù)據(jù)采集回來，并被電子化之后，這些寶貴的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在哪里呢？

01

巨量的數(shù)據(jù)

 電子化之后的地理信息，是通過不同的層次來描述的。對(duì)于不同的應(yīng)用，疊加的圖層也是不同的。簡(jiǎn)單的說，僅僅是一條道路，無論是采用矢量模型還是柵格模型進(jìn)行電子化，數(shù)據(jù)量都是非常大的。我國幅員遼闊，存儲(chǔ)在測(cè)繪機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)量規(guī)模可想而知，至少要幾十PB，而且歷史數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不能刪除，數(shù)據(jù)只會(huì)越來越多。

02

高并發(fā)訪問

高并發(fā)在地圖制作和用戶訪問兩個(gè)階段都會(huì)發(fā)生。采集回來的數(shù)據(jù)要經(jīng)過清洗、渲染等工序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化。制作完成之后，還會(huì)有大量的使用端進(jìn)行訪問。這兩個(gè)階段對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀寫要求都非常高。

03

區(qū)分“冷/熱”數(shù)據(jù)

我國發(fā)展迅速，幾年之間一個(gè)地區(qū)就會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)也會(huì)隨之更新。這些歷史版本的數(shù)據(jù)不能刪除，而且有時(shí)候還會(huì)被利用到。新/舊地圖維護(hù)在一個(gè)存儲(chǔ)體系中，新的經(jīng)常用，舊的不能丟，還要隨時(shí)準(zhǔn)備著被訪問，這些復(fù)雜的事情都需要存儲(chǔ)系統(tǒng)來處理。

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數(shù)字時(shí)代“九鼎圖”的背后

讓我們回到原點(diǎn)，地圖軟件之所以能規(guī)劃最佳線路，是因?yàn)榈貓D軟件里已經(jīng)有了地理信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都已經(jīng)裝在了軟件服務(wù)器的存儲(chǔ)系統(tǒng)里，這樣，地圖軟件才能發(fā)揮作用。存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)的容器不是普通的硬盤，而是滿足大數(shù)據(jù)量、高并發(fā)、區(qū)分冷熱等要求的存儲(chǔ)體系，是這個(gè)存儲(chǔ)體系在背后默默支持著地圖軟件。

我們上文已經(jīng)提到，地圖軟件的大部分?jǐn)?shù)據(jù)來自測(cè)繪機(jī)構(gòu)，這里存儲(chǔ)著堪稱數(shù)字時(shí)代“九鼎圖”的海量基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，是我國地理信息的標(biāo)桿，經(jīng)過長(zhǎng)期的技術(shù)積累，已經(jīng)找到了合適的存儲(chǔ)體系。

下面我們來看看標(biāo)桿是怎樣做的：

在2012年該測(cè)繪機(jī)構(gòu)決定采用“分布式”存儲(chǔ)體系。“分布式”存儲(chǔ)體系的好處是線性擴(kuò)展，數(shù)據(jù)增加的時(shí)候只需要擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)即可，而且上限很高，于是采用了當(dāng)時(shí)最成熟的高性能分布式存儲(chǔ)體系Isilon。

隨著數(shù)據(jù)量越來越大，歷史數(shù)據(jù)需要“沉降”，即不經(jīng)常使用的舊版本數(shù)據(jù)放到一個(gè)區(qū)域集中管理，于是在Isilon后端采用了ECS解決方案，大容量而且隨時(shí)提取。

由于數(shù)據(jù)量巨大，每天“沉降”的速度趕不上新增的量，于是提出了高并發(fā)的整體解決方案Isilon+ Nginx +ECS，即在Isilon和ECS之間加入負(fù)載均衡Nginx，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速分發(fā)，提高“沉降”和“訪問”速度。這樣一套大容量，高并發(fā)且“冷熱“分離隨時(shí)訪問的存儲(chǔ)體系就建成了，非常適合地理信息這類應(yīng)用。

地理信息的數(shù)據(jù)分為矢量數(shù)據(jù)和索引數(shù)據(jù)兩大類，矢量數(shù)據(jù)一般都是大文件，索引數(shù)據(jù)是小文件。當(dāng)有讀請(qǐng)求時(shí)，會(huì)先到索引文件中搜索，所以小文件的隨機(jī)讀寫，決定著整體業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能。

為了加快小文件隨機(jī)讀寫，在Isilon解決方案中引入緩存加速功能，將高速的SSD盤變成緩存，使緩存區(qū)域變大，大部分熱數(shù)據(jù)在緩存區(qū)即可完成讀請(qǐng)求，大大的提高了效率，解決了小文件隨機(jī)讀寫的性能問題。

*戴爾易安信Isilon存儲(chǔ)是業(yè)界首屈一指的橫向擴(kuò)展NAS存儲(chǔ)，其由英特爾®至強(qiáng)®可擴(kuò)展處理器提供支持，為Isilon提供了卓越的性能和效率，助力用戶輕松挑戰(zhàn)不斷增長(zhǎng)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境。

地理信息的數(shù)據(jù)量非常大，而且要永久保存，所以在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)，這套系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)大容量長(zhǎng)期存儲(chǔ)的需求。

如何做呢？在Isilon后端接入了云存儲(chǔ)ECS，使用CloudPools功能，將不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)沉降到大容量云存儲(chǔ)ECS中，整個(gè)過程是自動(dòng)完成的，無需人工干預(yù)。為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，在Isilon和ECS之間還部署了負(fù)載均衡系統(tǒng)Nginx，實(shí)現(xiàn)了高并發(fā)沉降，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求。這也是Isilon-Nginx–ECS在國內(nèi)的首個(gè)成功案例，體現(xiàn)了非常好兼容性。

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高性能分布式Isilon+負(fù)載均衡Nginx+大容量云存儲(chǔ)ECS支持著前端高并發(fā)請(qǐng)求，而且容量和性能都是線性增長(zhǎng)，哪里缺失補(bǔ)哪里，無需停機(jī)，自動(dòng)負(fù)載均衡，保障著國家測(cè)繪局地理信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的快速、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

至此，我們終于揭開了地圖導(dǎo)航軟件背后的神秘力量。

從先秦時(shí)代承載華夏九州地形地貌的“九鼎”，到兩漢時(shí)期記錄古絲綢之路的“帛和紙地圖”，再到現(xiàn)代支撐起各種地圖軟件的“國家地理信息存儲(chǔ)體系”，地理信息在中國一代又一代人的手中不斷傳承著。戴爾科技始終踐行“在中國，為中國”的理念，為這種傳承不斷助力！

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