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虚拟天文台数据访问 客户端设计与实现

虚拟天文台数据访问 客户端设计与实现. 杨阳 指导老师： 赵永恒研究员、崔辰州副研究员. 主要内容. 论文研究的背景 论文研究的主要内容 GUI 客户端 命令行客户端 系统应用：科学应用范例 系统集成与部署 总结与展望. 主要内容. 论文研究的背景 论文研究的主要内容 GUI 客户端 命令行客户端 系统应用：科学应用范例 系统集成与部署 总结与展望. 论文研究的背景. 虚拟天文台 - 天文观测技术和计算机技术发展的产物 - 通过先进的信息技术将全球范围内的研究资源 无缝透明连接在一起形成的数据密集型网络化

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虚拟天文台数据访问 客户端设计与实现

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  1. 虚拟天文台数据访问 客户端设计与实现 杨阳 指导老师： 赵永恒研究员、崔辰州副研究员

  2. 主要内容 • 论文研究的背景 • 论文研究的主要内容 • GUI客户端 • 命令行客户端 • 系统应用：科学应用范例 • 系统集成与部署 • 总结与展望 硕士论文答辩

  3. 主要内容 • 论文研究的背景 • 论文研究的主要内容 • GUI客户端 • 命令行客户端 • 系统应用：科学应用范例 • 系统集成与部署 • 总结与展望 硕士论文答辩

  4. 论文研究的背景 • 虚拟天文台 -天文观测技术和计算机技术发展的产物 - 通过先进的信息技术将全球范围内的研究资源 无缝透明连接在一起形成的数据密集型网络化 天文研究与科普教育平台。 - 特征：整合天文服务资源 联合不同的天文数据 提供各种天文服务 资源共享 　　促进天文学的研究和普及 2002年6月成立国际虚拟天文台联盟（IVOA） 硕士论文答辩

  5. 论文研究的背景 • 中国虚拟天文台（China - VO） - 2002年诞生，同年10月加入IVOA - 发展：VO-enable LAMOST e-science - 天文应用工具： SkyMouse：桌面天文信息搜索 FitHAS：FITS文件头入库 VO-DAS：异地异构海量数据访问 硕士论文答辩

  6. 论文研究的背景 • VODAS（Virtual Observatory Data Access Service） - 天文数据：分布性、异构性和海量的数据访问 - 2006年5月提出设计VO-DAS - 在虚拟天文台环境下 、在网格中间件 OGSA-DAI的基础 上设计开发一套符合国际虚拟天文台联盟标准的数据访 问系统 - 目的：实现异地异构海量数据资源的访问 - 功能：交叉证认和联合查询 星表、图像、光谱 一次访问上百万条记录 多种数据存储格式：CSV、ASCII、VOTable 硕士论文答辩

  7. 论文研究的背景 -VO-DAS的服务发布接口 四大类接口： RMI：资源元数据接口 DQI：数据查询接口 DAI：数据存取接口 MI：管理接口 接口仅供程序使用，一般用户难 以直接访问 1）VO-DAS必须要有与之相适应的客户 端供用户访问异地异构海量数据资源 VO-DAS体系结构 硕士论文答辩

  8. VO-DAS客户端 - 数据访问客户端的现状 美国Open SkyQuery：只提供Web客户端、同步查询 一次访问最多5000条记录 SDSS的casjob服务：只提供异步查询，分配给用户的空 间有限，非异地查询功能 查询方式 访问数据量 数据资源 用户群 论文研究的背景 2）基于VO-DAS的客户端要解决目前存在 的这些问题 硕士论文答辩

  9. 论文研究的背景 - VODAS的三种客户端： GUI：图形界面，易学易用，适合初级用户 命令行客户端：命令行方式，适合高级用户 Web客户端：不需安装客户端即可使用 扩大了VO-DAS的用户群，发挥了VO-DAS的能力 硕士论文答辩

  10. 主要内容 • 论文研究的背景 • 论文研究的主要内容 - GUI客户端 • 命令行客户端 - 系统应用：科学应用范例 - 系统集成与部署 • 总结与展望 硕士论文答辩

  11. GUI客户端 • 特点： 所有的操作以图形界面的方式与用户交互 适合低频率的数据访问 适合小数据量的查询 可与其它VO工具交互协同操作 硕士论文答辩

  12. GUI客户端- • 总体结构 GUI客户端设计图 硕士论文答辩

  13. GUI客户端-设计 • 工作流程：异步方式、同步方式 - 异步方式 客户端请求连接 获取元数据 读取系统信息 任务完成，下载数据 监控处理 提交异步查询 退出 写磁盘操作 异步方式工作流程 硕士论文答辩

  14. GUI客户端-设计 - 同步方式 客户端请求连接 获取元数据 读取系统信息 等待数据返回 提交同步查询 与其它VO工具交互 数据分析处理 同步方式工作流程 硕士论文答辩

  15. GUI客户端-设计 - 两种方式异同 同：查询任务描述（ADQL） 数据存储格式（ASCII、VOTabl、FITS、 GZIP） 异：查询请求方式 结果数据处理 异步 直接保存 同步 保存/互操作 硕士论文答辩

  16. GUI客户端-设计 • 结果数据处理（同步） - PLASTIC（Platform for Astronomy Tool InterConnection） 天文桌面应用工具之间的通讯协议 解决VO工具之间的互操作问题 PLASTIC HUB PLASTIC MESSAGE 硕士论文答辩

  17. GUI客户端-设计 - 结果数据处理时序 VO-DAS与TOPCAT交互操作示意图 硕士论文答辩

  18. GUI客户端-设计 • 监控模块 - 实时监控服务器的作业，从而对客户端信息进行处理 - 流程 监控流程控制图 硕士论文答辩

  19. GUI客户端-设计 • 获取元数据 - 元数据是描述数据的数据 - 给用户编辑查询任务提供参考 - 过程 请求数据资源（GetAllResource） 解析返回的资源XML字符串 请求表信息（GetMetaTable） 解析返回表的XML字符串 请求表列信息(GetMetaColumn) 解析表列的XML字符串 - 树形结点方式显示 硕士论文答辩

  20. GUI客户端-实现 • 主界面 元数据显示 ADQL编辑区 监控 GUI客户端主界面 硕士论文答辩

  21. GUI客户端-小结 • GUI客户端是VODAS客户端的一种形式 • 设计遵循初级用户简单易用的原则 • 以图形界面的方式实现： 元数据获取、同步/异步查询 结果数据处理（同步）、监控处理（异步） 硕士论文答辩

  22. 主要内容 • 论文背景和意义 • 论文的主要内容 • GUI客户端 • 命令行客户端 • 系统集成与部署 • 系统应用：科学应用范例 • 总结与展望 硕士论文答辩

  23. 命令行客户端 • 特点： 所有的操作以命令的方式与用户交互 可以嵌入用户自己的程序中 适合高频率批量的数据访问 硕士论文答辩

  24. 命令行客户端-设计 • 总体结构： Linux或Windows环境下的shell或bat命令 后台调用服务器接口的java程序 硕士论文答辩

  25. 命令行客户端-设计 命令行客户端设计图 硕士论文答辩

  26. 命令行客户端-设计 • 工作流程 - 异步方式 发起异步请求 连接服务器 提交任务 下载数据 获取结果数据地址 获取任务状态 异步方式工作流程 硕士论文答辩

  27. 命令行客户端-设计 - 同步方式 发起同步请求 连接服务器 提交任务 返回结果数据 等待结果数据 同步方式工作流程 硕士论文答辩

  28. 命令行客户端-设计 • 命令部分 - 与用户直接交互的部分 - 分别用Shell脚本和批处理环境实现一套操作命令 - 实现流程： 命令实现流程 硕士论文答辩

  29. 命令行客户端-设计 • 后台部分 - 接收前台提交的数据，按照服务器接口标准予以转换， 并调用服务器接口。 与GUI客户端的异同： 同：对服务器接口的操作必须经由连接生成Session 异：命令行用户每请求一次，连接一次；GUI用户则 只连接一次 命令行服务器地址等配置信息存放于文件；GUI 则不是。 命令行以XML文本显示元数据信息；GUI以树形结 构显示 硕士论文答辩

  30. 命令行客户端-实现 • 后台程序实现 实现一组支持客户端的请求操作 硕士论文答辩

  31. 命令行客户端-实现 • 命令接口 硕士论文答辩

  32. 命令行客户端-实现 • 应用： asyn.sh –f adqlSample 0 ftp://vodas:vodas@159.226.169.222/test/vodas.dat Session 硕士论文答辩

  33. 命令行客户端 硕士论文答辩

  34. 命令行客户端-小结 • 以命令的方式提交用户请求 • 适合高级用户海量数据的查询要求 • 实现包含两部分：前台命令、后台程序 GUI与命令行比较 硕士论文答辩

  35. 主要内容 • 论文背景和意义 • 论文的主要内容 • GUI客户端 • 命令行客户端 • 系统应用：科学应用范例 • 系统集成与部署 • 总结与展望 硕士论文答辩

  36. 科学应用范例 • 目的： 用星流的运动轨迹研究银河系的引力势 在星流的运动轨道上，我们选取一类距离最容易确定的恒星即BHB星（蓝水平分支星）来估算引力势。 确定包含BHB星所在的A型星区域。由于A型星中的BHB星会受到BS星（蓝离散星）的干扰，然后就需要分离出BS星来得到BHB星。将这些BHB星用工具将其可视化即可估算出BHB星的运动轨迹，从而可以进一步分析出银河系的引力势。 硕士论文答辩

  37. 科学应用范例 • 应用步骤： １）构造ADQL表达式，在GUI客户端查找包含BHB星所在A 型星 2）确保TOPCAT运行并启动内置PLASTIC ＨＵＢ 3）将查询返回结果直接发送到TOPCAT 4）在TOPCAT中构建表达式从A型星中筛选出BHB型 5）求出BHB星的距离，进行坐标转换 6）可视化3D图，估算运动轨迹。 从而进一步求出银河系的引力势 硕士论文答辩

  38. 科学范例GUI客户端同步查询结果 硕士论文答辩

  39. 科学应用范例 科学范例3D可视化 硕士论文答辩

  40. 主要内容 • 论文背景和意义 • 论文的主要内容 • GUI客户端 • 命令行客户端 • 系统应用：科学应用范例 • 系统集成与部署 • 总结与展望 硕士论文答辩

  41. 系统集成与部署 - 数据结点配置工具 - VO-DAS系统的集成 硕士论文答辩

  42. 数据结点配置工具 • 传统的数据资源共享方式专业性强而繁杂 • 数据结点配置工具解决数据资源的共享问题 硕士论文答辩

  43. 数据结点配置工具 • 总体结构 数据结点配置工具模块图 硕士论文答辩

  44. 数据结点配置工具 • 工作流程 初始化 资源部署 访问数据库 生成文件 配置元数据 元数据显示 硕士论文答辩

  45. 数据结点配置工具 • OGSA-DAI资源部署 - ANT：Java工程自动化构建、部署工具 - OGSA-DAI使用ANT实现资源部署 命令行 图形界面 - java编程调用ANT实现OGSA-DAI图形界面的资源部署过程 硕士论文答辩

  46. 数据结点配置工具 • 数据库访问 - JDBC：Java数据库连接应用程序接口简称，提供一套 数据库编程API - 实现访问已部署资源的数据库的元数据 客户端/服务器的应用 硕士论文答辩

  47. 数据结点配置工具 • 元数据配置 元数据文件 硕士论文答辩

  48. 数据结点配置工具 • 主界面 资源部署 元数据配置 元数据显示 数据结点配置工具主界面 硕士论文答辩

  49. VO-DAS系统的集成 • VO-DAS系统的组成 VO-DAS Data Node VO Registry Storage Server Client VO-DAS系统关联图 硕士论文答辩

  50. VO-DAS系统的集成 • 部署步骤 1）VO-DAS Server：部署VO-DAS的gar包及其配置文件 2）Data Node：运行数据结点配置工具的jar包，经资源 配置并最终生成么metadata.xml文件 3）VO Registry：将metadata.xml文件的URL注册到VO Registry 4) Storage Server :支持AstroGrid提供的VOSpace，允许 指定FTP或GridFTP 5）Client：GUI，设置java_home并运行jar包 命令行，设置java_home和命令存放目录 Web客户端 硕士论文答辩

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