许国志

　　在没有纸张，也没有简牍的时代，古代中国的地图绘制在哪里呢？

　　答案，是鼎上。

　　《汉书·郊祀志》记载，大禹治水成功后，用九州进贡的金属，铸造了九只大鼎，把九州有代表性的各种奇异之物、山川河流的地形分布镌刻在其上。据此可知，九鼎是见于文献记载的、刻绘有九州山川形势的原始实物地图。

　　随着历史的发展，地图的形式也在不断变化着，先秦到两汉时期，先后出现了帛、纸质的地图。

　　而到了今天，对于我们来说，找到自己的地理位置和方向已经变得更加简单，因为我们已经有了数字时代的“地图导航软件”。

　　地图软件为我们带来了极大的便利，节约了很多的出行时间，比如避免堵车。可是大家有没有想过，地图软件是如何知道前方拥堵的?是如何知道这段路上有违章监控的，又是如何在众多线路中选择最佳路线的呢?

　　今天，让我们来揭开

　　这些地图软件强大功能

　　背后的神秘力量

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　　小小的地图软件

　　数据从何而来

　　与铭刻在九鼎上的地图和帛、纸地图不同的是，现代地图软件拥有更多的功能。比如我们上文所说的对行车线路进行规划。

　　要想掌控全局并对线路进行指引，首先要有最基础的地理信息数据。举个简单的例子：一个地区有多少条街道，这些街道的准确位置，每条街道多宽、多长等。有了这些基础数据，加上软件的算法，才能实现地图软件的功能。所以基础地理信息数据非常重要，是所有地图导航软件的基石，一般来说，主流的数据来源分为四类：

　　❶ 高空拍摄：使用专业航空器从空中拍照片

　　❷ 数据共享：从专业领域获取数据

　　❸ 实地采集：使用专业测绘仪器

　　❹互相帮助：用户上报更新环境

　　其中前两项是数据的主要来源。由于我国的高空拍摄管控严格，地理基础数据一般不对外，所以很多数据要从专门的测绘机构获取。

　　该测绘机构一部分职责是管理全国测绘成果资料和档案资料，在这里，我国的山川河流、平原丘陵，各种地形地貌都被电子化和数字化了，为石油勘探、农业牧业、轨道交通等各行各业提供地形保障，是国家非常重要的部门，其所存储的地理信息之全面，堪称数字时代的“九鼎图”。

　　海量的地理信息

　　数据如何存储

　　前端人员非常辛苦地将数据采集回来，并被电子化之后，这些宝贵的数据存储在哪里呢?

　　01

　　巨量的数据

　　电子化之后的地理信息，是通过不同的层次来描述的。对于不同的应用，叠加的图层也是不同的。简单的说，仅仅是一条道路，无论是采用矢量模型还是栅格模型进行电子化，数据量都是非常大的。我国幅员辽阔，存储在测绘机构的数据量规模可想而知，至少要几十PB，而且历史数据永远不能删除，数据只会越来越多。

　　02

　　高并发访问

　　高并发在地图制作和用户访问两个阶段都会发生。采集回来的数据要经过清洗、渲染等工序实现数字化。制作完成之后，还会有大量的使用端进行访问。这两个阶段对存储系统的读写要求都非常高。

　　03

　　区分“冷/热”数据

　　我国发展迅速，几年之间一个地区就会发生翻天覆地的变化，基础地理信息数据也会随之更新。这些历史版本的数据不能删除，而且有时候还会被利用到。新/旧地图维护在一个存储体系中，新的经常用，旧的不能丢，还要随时准备着被访问，这些复杂的事情都需要存储系统来处理。

　　数字时代“九鼎图”的背后

　　让我们回到原点，地图软件之所以能规划最佳线路，是因为地图软件里已经有了地理信息数据，这些数据都已经装在了软件服务器的存储系统里，这样，地图软件才能发挥作用。存储这些数据的容器不是普通的硬盘，而是满足大数据量、高并发、区分冷热等要求的存储体系，是这个存储体系在背后默默支持着地图软件。

　　我们上文已经提到，地图软件的大部分数据来自测绘机构，这里存储着堪称数字时代“九鼎图”的海量基础地理信息数据，是我国地理信息的标杆，经过长期的技术积累，已经找到了合适的存储体系。

　　下面我们来看看标杆是怎样做的：

　　在2012年该测绘机构决定采用“分布式”存储体系。“分布式”存储体系的好处是线性扩展，数据增加的时候只需要扩展节点即可，而且上限很高，于是采用了当时最成熟的高性能分布式存储体系Isilon。

　　随着数据量越来越大，历史数据需要“沉降”，即不经常使用的旧版本数据放到一个区域集中管理，于是在Isilon后端采用了ECS解决方案，大容量而且随时提取。

　　由于数据量巨大，每天“沉降”的速度赶不上新增的量，于是提出了高并发的整体解决方案Isilon+ Nginx +ECS，即在Isilon和ECS之间加入负载均衡Nginx，实现数据高速分发，提高“沉降”和“访问”速度。这样一套大容量，高并发且“冷热“分离随时访问的存储体系就建成了，非常适合地理信息这类应用。

　　地理信息的数据分为矢量数据和索引数据两大类，矢量数据一般都是大文件，索引数据是小文件。当有读请求时，会先到索引文件中搜索，所以小文件的随机读写，决定着整体业务系统的性能。

　　为了加快小文件随机读写，在Isilon解决方案中引入缓存加速功能，将高速的SSD盘变成缓存，使缓存区域变大，大部分热数据在缓存区即可完成读请求，大大的提高了效率，解决了小文件随机读写的性能问题。

　　*戴尔易安信Isilon存储是业界首屈一指的横向扩展NAS存储，其由英特尔®至强®可扩展处理器提供支持，为Isilon提供了卓越的性能和效率，助力用户轻松挑战不断增长的非结构化数据环境。

　　地理信息的数据量非常大，而且要永久保存，所以在实现高性能的同时，这套系统还要实现数据大容量长期存储的需求。

　　如何做呢?在Isilon后端接入了云存储ECS，使用CloudPools功能，将不经常使用的数据沉降到大容量云存储ECS中，整个过程是自动完成的，无需人工干预。为了实现负载均衡，在Isilon和ECS之间还部署了负载均衡系统Nginx，实现了高并发沉降，满足业务系统需求。这也是Isilon-Nginx–ECS在国内的首个成功案例，体现了非常好兼容性。

　　高性能分布式Isilon+负载均衡Nginx+大容量云存储ECS支持着前端高并发请求，而且容量和性能都是线性增长，哪里缺失补哪里，无需停机，自动负载均衡，保障着国家测绘局地理信息存储系统的快速、稳定、高效运行。

　　至此，我们终于揭开了地图导航软件背后的神秘力量。

　　从先秦时代承载华夏九州地形地貌的“九鼎”，到两汉时期记录古丝绸之路的“帛和纸地图”，再到现代支撑起各种地图软件的“国家地理信息存储体系”，地理信息在中国一代又一代人的手中不断传承着。戴尔科技始终践行“在中国，为中国”的理念，为这种传承不断助力!

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