CN103092645A - 一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的实现方法，该方法以微内核技术构建资源加载服务器，包括以下步骤：（1）资源加载服务器获取功能服务需求清单；（2）资源加载管理器确认功能服务需求清单，调用功能分解器，生成功能模块需求清单；（3）资源加载管理器中的清单统计器查看资源配置文件，调用相应的功能模块，并更新功能模块状态标识；（4）资源加载管理器中的功能组合器将功能服务模块统一封装为响应客户软件调用的功能插件，并生成功能模块标识，一起返回给客户软件；（5）客户软件调用功能插件。该方法以微内核技术为基础，构建了原子粒度功能模块的管理与自动化加载，实现了功能资源的高效调度与有序化管理。

Description

一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及GIS领域，尤其涉及一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统及其实现方法。

背景技术

微内核（micro kernel）这个概念最早是由Richard Rashid提出的。虽然最初是为构建基于消息传送机制的微内核操作系统，并不是为了软件构架服务的；但是，最近几年，随着“构件化”、“分层”软件体制的发展，微内核技术和构建思想逐渐被引入到软件设计构架中，用于“尽可能的解耦组件之间的关系”。

应用微内核，当运行一个应用程序时，只需把选定的系统服务加载到系统中即可，而修改了服务以后可以通过联机进行测试；并不需要重新构建或者启动一个新的内核，他们并不影响系统的运行。现代化软件系统，越来越多的采用微内核的思想，利用插件式来实现软件架构，有着诸多比较成熟的实现实例，但在GIS领域，还没有建立标准化的基于微内核技术的插件式系统。

现有的GIS平台提供应用服务的方式有以下几种方案：

1） 基于GIS平台，直接订制开发新的应用系统满足用户需求；

2） 对已有的类似应用系统进行代码修改、二次开发；

方案1，2都是比较常用的方法，但效率比较低，即使有一点小的变化，或用户有新的功能需求，往往需要重新开发系统或大幅修改代码，软件复用率低，可扩展性差。

为了给政府、企业、个人等不同类型的用户提供一个轻量级、高效的、可扩展的地理空间信息运行支撑环境，地理空间信息微内核群架构技术正是基于此目的而确定的研究课题，基于地理空间信息微内核群架构技术而建立的包括遥感数据处理和开放式地理信息处理及相互集成处理的地理空间信息支撑平台，提供一个轻量级的运行地理空间信息功能管理系统，这样不仅节省了大量的软件购买费用，而且能够满足用户对多样的个性化地理空间信息处理的需求，为地理空间信息技术的广泛应用和快速推广提供坚实的基础。本发明提出一种基于微内核技术的轻量级、高效的、可扩展的地理空间应用系统及其实现方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轻量级、高效的、可扩展的地理空间信息微内核插件式程序应用系统及其实现方法，用于解决现有技术中地理信息系统程序功能配置不灵活、软件使用效率低、冗余度大等技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的实现方法，以微内核技术构建资源加载管理器，包括以下步骤：

步骤1）、资源加载管理器获取由客户软件通过确认所需服务请求而生成的功能服务需求清单；

步骤2）、资源加载管理器确认客户软件提交的功能服务需求清单，调用功能分解器，将所需功能服务分解为原子粒度的功能模块，生成功能模块需求清单；

步骤3）、资源加载管理器中的清单统计器根据功能模块需求清单，查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能，则调用相应的功能模块，并在资源配置文件中更新功能模块状态标识；

步骤4）、资源加载管理器中的功能组合器将清单统计器所提取的功能服务模块统一封装为响应客户软件调用的唯一的功能插件，并生成功能模块标识，一起返回给客户软件使用；

步骤5）、客户软件调用功能插件，完成相应操作需求后，资源加载管理器获取由客户软件返回的功能插件的使用权限；资源加载管理器同时更新资源配置文件。

进一步的，所述步骤2）中还包括以下步骤：资源加载管理器在收到客户软件提交的功能服务清单后，通过功能分解器将功能服务分解为原子粒度的功能模块，同时将每个功能模块的调用请求分为只读请求和写入请求，并在生成的功能模块需求清单中加以标识。

进一步的，所述步骤3）中还包括以下步骤：资源加载管理器中的清单统计器在收到功能模块需求清单后，首先将读取权限管理器，确认客户软件是否有权使用所需功能模块以及使用级别，将核对结果标识在功能模块需求清单中，对于权限不够无法按需使用的功能模块，将中止后续步骤；接着将查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能则调用所需功能模块并在资源配置文件中更新功能模块使用状态标识，若不能则返回，并在资源配置文件中加以标识。

进一步的，所述步骤4）中还包括以下步骤：所述功能组合器使用松散的封装模式封装提供给客户软件使用的功能插件，对于独占性的资源使用，当用户完成功能插件中对应操作的功能模块的使用需求时，即时将使用权限归还给资源加载管理器，并更新资源配置文件；对于因功能模块被其它程序占用而没有封装在功能插件汇总的功能模块，可按照预先设定时间间隔重复步骤3），直至该功能模块动态加载到功能插件中为止。

进一步的，所述步骤（4）还包括：资源加载管理器将封装好的功能插件发送给客户软件的同时，同时发送功能模块需求清单，向客户软件表明部分功能模块无法调用的原因。

一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统， 包括：

功能服务需求清单模块，用于确认所获取得功能服务需求清单，所述功能服务需求清单包括客户软件所需使用的功能资源信息，所述功能资源信息至少包括：客户软件安全级别、所需使用的功能资源和使用方式；

功能分解器模块，用于依据功能服务需求清单，将客户软件提出的功能需求，按照系统功能模块划分规则进行细分；

功能模块需求清单模块，用于生成功能模块需求清单，所述功能模块需求清单描述按照客户提出的功能需求细化后的功能模块，并标识所需使用功能模块的使用方式；

资源配置文件模块，用于生成资源配置文件，所述资源配置文件标识所有地理信息功能模块信息，至少包括：模块名称、模块所在动态链接库、模块状态标识、模块使用权限；

需求调配模块，用于按照功能模块需求清单，查看资源配置文件，调配功能模块；

功能组合模块，用于将需求调配模块调用的功能模块统一封装为功能插件，以提供给客户软件使用；

权限管理模块，用于审核需求调配模块对功能模块的调用权限，所述权限决定于客户软件的使用权限和功能模块本身的使用权限；

定时模块，用于在一个或多个功能模块被其它程序占用，而无法即时调用时，定期检测所需功能模块使用权限是否释放，若是则动态加载到功能插件中；

资源配置文件模块，用于描述功能插件所依赖的资源信息；所述功能插件所依赖的资源信息包括插件信息和资源信息；所述插件信息至少包括：插件的名称、插件所在动态链接库、插件标识；所述资源信息至少包括资源文件名称。

本发明的基本思想是：程序系统的业务逻辑通过微内核结构的插件化表达来实现，使用功能分解器将客户软件提供的功能需求分解为对原子粒度的功能模块的需求，通过清单统计器对功能模块重新组织调度，并通过功能组合器封装为供客户软件使用的功能插件。

此外，为了保证客户软件对功能服务调用的及时性、准确性，本发明提出了以资源配置文件和权限管理器对资源及其使用权限、方式的管理，同时通过设定定时器的方式，保证客户软件对无法及时使用功能模块的定时检测，待功能模块的使用权限释放，便即时加载到功能插件中，供客户软件调度使用。

本发明的有益效果为：本发明实现了一个友好的基于微内核技术的地理空间信息应用系统，以插件为逻辑单元实现了地理信息功能的动态加载，同时，以微内核技术为基础，构建了原子粒度功能模块的管理与自动化加载，实现了功能资源的高效调度与有序化管理，为地理信息应用系统的高效构建与运行奠定了基础。

附图说明

图1为一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的流程示意图；

图2为一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统结构图，该系统包括基于微内核架构的资源加载管理器，使用该系统需配合使用能提供功能调用需求的客户软件以及地理空间信息功能模块库和功能插件。

其中，客户软件为描述有地理信息功能调用需求的软件系统；地理空间信息功能模块库包含以类库形式封装的GIS内核和RS内核，以统一的调度接口向资源加载管理器提供原子粒度功能模块。

资源加载管理器是本发明内容的核心，通过微内核架构的思想来实现，经由功能需求分解、组装的过程，如图2所示，包括功能服务需求清单、功能分解器、功能模块需求清单、清单统计器、功能组合器、权限管理器、资源配置文件、定时器几部分组成。

功能服务需求清单模块，用于确认所获取得功能服务需求清单，所述功能服务需求清单包括客户软件所需使用的功能资源信息，通过生成一个固定格式的文本文件来实现，记录并标识客户软件安全级别、所需使用的功能资源、客户软件对功能的使用方式；所述功能资源信息至少包括：客户软件安全级别、所需使用的功能资源和使用方式。

进一步的，客户软件将可以根据特殊需求，额外增加对功能服务需求清单的标识，供系统管理人员查看。

功能分解器模块，用于依据功能服务需求清单，将客户软件提出的功能需求，按照系统功能模块划分规则进行细分，实现方式为：实时提取地理空间信息功能模块库中功能模块列表，按照功能需求清单和地理空间信息功能模块库中功能模块列表中的功能模块逐一匹配，实现按照模块库的原子粒度标准，对功能的模块化分解。

功能模块需求清单模块，用于生成功能模块需求清单，所述功能模块需求清单描述按照客户提出的功能需求细化后的功能模块，并标识所需使用功能模块的使用方式，通过固定格式的文本文件来实现。

需求调配模块，用于按照功能模块需求清单，查看资源配置文件，调配功能模块。实现方式为：根据功能需求清单，检索功能模块库，为每个功能模块生成一个索引表，直接指向功能模块库中的相应功能模块。

进一步的，对于无法调用功能模块的情况，将在配置文件中加以标识。

资源配置文件模块，用于生成资源配置文件，所述资源配置文件标识所有地理信息功能模块信息，至少包括：模块名称、模块所在动态链接库、模块状态标识、模块使用权限。实现方式为：通过建立一个索引文件来实现，为每个功能模块建立一个存档，标识其名称、所在动态链接库、状态标识、使用权限等。

权限管理模块，用于审核需求调配模块对功能模块的调用权限，所述权限决定于客户软件的使用权限和功能模块本身的使用权限，实现方式为当用户无法通过权限管理器的审核标准，将立即中断对全部或部分模块的操作，并将原因标识在资源配置清单中。

功能组合模块，用于将需求调配模块调用的功能模块统一封装为功能插件，以提供给客户软件使用。

定时模块，用于在一个或多个功能模块被其它程序占用，而无法即时调用时，定期检测所需功能模块使用权限是否释放，若是则动态加载到功能插件中。

资源配置文件模块，用于描述组成程序应用的插件所依赖的资源信息；所述插件所依赖的资源信息包括插件信息和资源信息；所述插件信息至少包括：插件的名称、插件所在动态链接库、插件标识；所述资源信息至少包括资源文件名称。

图2为一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的实施流程图，具体步骤如下：

（1）资源加载服务器获取由客户软件通过确认所需服务请求而生成的功能服务需求清单；

（2）资源加载管理器确认客户软件提交的功能服务需求清单，调用功能分解器，将所需功能服务分解为原子粒度的功能模块，生成功能模块需求清单；资源加载管理器在收到客户软件提交的功能服务清单后，通过功能分解器将功能服务分解为原子粒度的功能模块，同时将每个功能模块的调用请求分为只读请求和写入请求，并在生成的功能模块需求清单中加以标识；

（3）资源加载管理器中的清单统计器根据功能模块需求清单，查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能，则调用相应的功能模块，并在资源配置文件中更新功能模块状态标识；资源加载管理器中的清单统计器在收到功能模块需求清单后，首先将读取权限管理器，确认客户软件是否有权使用所需功能模块以及使用级别，将核对结果标识在功能模块需求清单中，对于权限不够无法按需使用的功能模块，将中止后续步骤；接着将查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能则调用所需功能模块并在资源配置文件中更新功能模块使用状态标识，若不能则返回，并在资源配置文件中加以标识；

（4）资源加载管理器中的功能组合器将清单统计器所提取的功能服务模块统一封装为响应客户软件调用的唯一的功能插件，并生成功能模块标识，一起返回给客户软件使用；功能组合器使用松散的封装模式封装提供给客户软件使用的功能插件，对于独占性的资源使用，如写入操作时，当用户完成功能插件中对应写入操作的功能模块的使用需求时，将即时将使用权限归还给资源加载管理器，并更新资源配置文件；对于因功能模块被其它程序占用而没有封装在功能插件汇总的功能模块，可按照预先设定时间间隔重复步骤（3），直至该功能模块动态加载到功能插件中为止；

（5）客户软件调用功能插件，完成相应操作需求后，资源加载管理器获取由客户软件返回的功能插件的使用权限；资源加载管理器同时更新资源配置文件。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统的实现方法，以微内核技术构建资源加载管理器，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）、资源加载管理器获取由客户软件通过确认所需服务请求而生成的功能服务需求清单；

步骤2）、资源加载管理器确认客户软件提交的功能服务需求清单，调用功能分解器，将所需功能服务分解为原子粒度的功能模块，生成功能模块需求清单；

步骤3）、资源加载管理器中的清单统计器根据功能模块需求清单，查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能，则调用相应的功能模块，并在资源配置文件中更新功能模块状态标识；

步骤4）、资源加载管理器中的功能组合器将清单统计器所提取的功能服务模块统一封装为响应客户软件调用的唯一的功能插件，并生成功能模块标识，一起返回给客户软件使用；

步骤5）、客户软件调用功能插件，完成相应操作需求后，资源加载管理器获取由客户软件返回的功能插件的使用权限；资源加载管理器同时更新资源配置文件。

2.如权利要求1所述的地理空间信息应用系统的实现方法，其特征在于，所述步骤2）中还包括以下步骤：资源加载管理器在收到客户软件提交的功能服务清单后，通过功能分解器将功能服务分解为原子粒度的功能模块，同时将每个功能模块的调用请求分为只读请求和写入请求，并在生成的功能模块需求清单中加以标识。

3.如权利要求1所述的地理空间信息应用系统的实现方法，其特征在于，所述步骤3）中还包括以下步骤：资源加载管理器中的清单统计器在收到功能模块需求清单后，首先将读取权限管理器，确认客户软件是否有权使用所需功能模块以及使用级别，将核对结果标识在功能模块需求清单中，对于权限不够无法按需使用的功能模块，将中止后续步骤；接着将查看资源配置文件，确认所需功能模块是否可以即时调用，若能则调用所需功能模块并在资源配置文件中更新功能模块使用状态标识，若不能则返回，并在资源配置文件中加以标识。

4.如权利要求1所述的地理空间信息应用系统的实现方法，其特征在于，所述步骤4）中还包括以下步骤：所述功能组合器使用松散的封装模式封装提供给客户软件使用的功能插件，对于独占性的资源使用，当用户完成功能插件中对应操作的功能模块的使用需求时，即时将使用权限归还给资源加载管理器，并更新资源配置文件；对于因功能模块被其它程序占用而没有封装在功能插件汇总的功能模块，可按照预先设定时间间隔重复步骤3），直至该功能模块动态加载到功能插件中为止。

5.如权利要求1或4所述的地理空间信息应用系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（4）还包括：资源加载管理器将封装好的功能插件发送给客户软件的同时，同时发送功能模块需求清单，向客户软件表明部分功能模块无法调用的原因。

6.一种基于微内核技术的地理空间信息应用系统,    其特征在于，包括：

功能服务需求清单模块，用于确认所获取得功能服务需求清单，所述功能服务需求清单包括客户软件所需使用的功能资源信息，所述功能资源信息至少包括：客户软件安全级别、所需使用的功能资源和使用方式；

功能分解器模块，用于依据功能服务需求清单，将客户软件提出的功能需求，按照系统功能模块划分规则进行细分；

功能模块需求清单模块，用于生成功能模块需求清单，所述功能模块需求清单描述按照客户提出的功能需求细化后的功能模块，并标识所需使用功能模块的使用方式；

资源配置文件模块，用于生成资源配置文件，所述资源配置文件标识所有地理信息功能模块信息，至少包括：模块名称、模块所在动态链接库、模块状态标识、模块使用权限；

需求调配模块，用于按照功能模块需求清单，查看资源配置文件，调配功能模块；

功能组合模块，用于将需求调配模块调用的功能模块统一封装为功能插件，以提供给客户软件使用；

权限管理模块，用于审核需求调配模块对功能模块的调用权限，所述权限决定于客户软件的使用权限和功能模块本身的使用权限；

定时模块，用于在一个或多个功能模块被其它程序占用，而无法即时调用时，定期检测所需功能模块使用权限是否释放，若是则动态加载到功能插件中；

资源配置文件模块，用于描述功能插件所依赖的资源信息；所述功能插件所依赖的资源信息包括插件信息和资源信息；所述插件信息至少包括：插件的名称、插件所在动态链接库、插件标识；所述资源信息至少包括资源文件名称。

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