[发明专利]基于四叉树分层网格的地图缓存切片分布式集群管理方法

说明书

本发明公开了一种基于四叉树分层网格的地图缓存切片分布式集群管理方法，采用四叉树分层网格算法实现地图缓存切片分布式集群，基于空间地理区域对地图缓存分布式集群进行管理，保证用户真正关心的空间地理区域得到较高的性能，提高了集群资源利用的合理性。某一集群分组节点的宕机，只会影响该集群分组对应的空间地理区域，不影响其他空间地理区域，从而提高了集群的健壮性。

技术领域

本发明属于地图分级缓存切片技术领域，具体涉及一种基于四叉树分层网格的地图缓存切片分布式集群管理方法的设计。

背景技术

地图浏览是所有GIS系统的基础功能，根据实现原理可以分为实时渲染地图与分级缓存地图，分级缓存地图与实时渲染地图相比，支持地图浏览的快速响应与高并发，是渲染展示具有大数据量的GIS地图时的首选方式。

地图分级缓存切片是一种将GIS地图根据预先设定的不同比例尺级别渲染为大小规格相同的小图片，存储于服务器中，客户端浏览地图时直接查询服务器端对应的小图片实现地图浏览的功能。因为服务器只是将小图片简单的返回给客户端，避免了实时的空间数据查询与渲染过程，实现了分级缓存地图的高并发与快速响应。

分级缓存地图会生成大量的小图片，而且随着缓存级数的增加，小图片的数量呈指数级增长。为了高效的管理大量的小图片，目前存在以下三种方式：

(1)服务器本地文件的方式，其缺点为：小图片访问速度较慢；产生大量磁盘碎片，浪费磁盘空间；小图片文件太多备份与管理麻烦；存在单节点故障的风险。

(2)数据库存储的方式，其缺点为：存在单节点故障；未实现分布式集群化管理，效率也较低。

(3)传统数据库集群存储的方式，通过哈希函数或数据表水平切分的方式组建集群，未考虑小图片的空间位置分布，导致同一个空间地理区域的小图片随机分布在集群节点上，进而导致小图片碎片化问题，最终带来如下两个缺点：首先将重点空间地理区域的小图片与非重点关注的空间地理区域同等对待，浪费服务器资源；其次集群中某个节点的宕机或不稳定，会带来整个集群的不可用或不稳定，集群健壮性太差。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于四叉树分层网格的地图缓存切片分布式集群管理方法，将同一空间地理区域的小图片映射到集群中的同一组数据库节点，从而避免传统哈希函数或数据表水平切分组建集群方式带来的小图片碎片化问题。

本发明的技术方案为：基于四叉树分层网格的地图缓存切片分布式集群管理方法，包括以下步骤：

S1、构建四叉树分层网格T，T满足以下条件：

T由多层网格组合而成，每层网格表示的空间地理范围一致，包含地图的最大范围。

T中每层网格及其单元格均为正方形。

T的层数为地图缓存级数，每层对应一固定比例尺。

T中每层网格中的一个单元格对应一张地图缓存小图片。

T中每层网格的行数与列数相同，均等于2的z次方，z为层数。

S2、对四叉树分层网格T进行划分，构建分布式集群。

步骤S2包括以下分步骤：

S21、设置单元格所在层数为z，单元格所在列号为x，行号为y。

S22、创建函数createKey，输入z,y,x返回用字符“/”连接成的全局唯一字符串key作为每个单元格的唯一编号。

S23、将集群中的数据库节点按照业务需求划分为不同性能配置的组，每组中数据库节点的数量大于等于1个，构建数据库分组集合M；同一组数据库节点之间存储的数据内容相同。