ArcGIS for Server. Понимание архитектуры, процедуры развертывания и рабочих процессов

По материалам Esri

ArcGIS for Server 10.1: Understanding Architecture, Deployment, and Workflows

Эта статья адресована ГИС-менеджерам и аналитикам, которые хотят получить более глубокое представление об основных концепциях серверного ПО ArcGIS for Server и его возможностях.В ней дан общий обзор ArcGIS for Server и обсуждаются ключевые особенности, архитектура и реализация, относящиеся к релизу ArcGIS 10.1 for Server.

Парадигма работы с ГИС развивалась на протяжении последних нескольких десятилетий. В 80-х годах работа с помощью ГИС, как правило, выполнялась на рабочих станциях. В конце 1990-х и начале 2000-х годов получили широкое распространение персональные компьютеры, и ГИС-работа стала выполняться с помощью модели клиент/сервер во внутренней сети организации. В последние годы бурное развитие интернета, использование мобильных устройств (смартфонов и планшетов и пр.), стремление к обмену информацией и массовому взаимодействию через Всемирную паутину (Web) привели к разительным переменам в способах выполнения ГИС-работы. Многие организации сегодня широко используют бизнес-процессы, которые требуют совместной работы с ГИС-ресурсами в интернете.

В настольном ПО ArcGIS for Desktop вы создаете, редактируете, анализируете и управляете ГИС-ресурсами, такими как пространственные данные, карты и инструменты геообработки. А серверное ПО ArcGIS for Server позволяет брать эти ГИС-ресурсы, работать с ними и обмениваться ими посредством веб-сервисов. Веб-сервисы доступны через интернет и могут использоваться разными клиентами, такими как смартфоны, планшеты, настольные приложения и веб-приложения.

Если вы зарегистрируете ваши веб-сервисы и откроете к ним доступ с помощью облачной инфраструктуры ArcGIS Online, другие пользователи могут легко найти и использовать их, что значительно расширит число людей, которые могут взаимодействовать с ГИС-ресурсами. Размещение ГИС-ресурсов на основе ArcGIS for Server в среде интернет позволяет принимать более взвешенные, в том числе коллективные решения, поскольку каждый может получить доступ и работать с одной и той же географической информацией.

Составляющие ArcGISforServer

ArcGIS for Server включает несколько составных элементов: ГИС-сервер, Web Adaptor и технологию ArcSDE.

GIS Server (ГИС-сервер) — это ядро программного обеспечения, которое устанавливается на сервере и позволяет создать сайт ArcGIS Server. Сайт ArcGIS Server является экземпляром (службой) ArcGIS for Server, с помощью которого можно совместно использовать ГИС-ресурсы в качестве веб-сервисов.

Web Adaptor (Веб-адаптор) — это отдельное программное обеспечение, которое вы можете установить на внешнем веб-сервере (Microsoft IIS, IBM WebSphere, Oracle WebLogic и др.). Web Adaptor представляет собой простое приложение, которое позволяет интегрировать ArcGIS for Server с существующим в организации веб-сервером.

ArcSDE — это технология хранения пространственных данных в многопользовательской базе данных, администрирования и предоставления доступа к ним.

Архитектура

При установке ArcGIS for Server пользователи могут получить доступ к нему немедленно, выполняя запросы веб-сервисов через порт 6080 (по умолчанию). При установке ArcGIS for Server создается сайт ArcGIS Server. Сайт ArcGIS Server может состоять из одного компьютера (рис. 1) или из нескольких компьютеров. ArcGIS for Server доступен для операционных систем Windows и Linux и может быть установлен либо локально, либо быть частью облачного решения. Независимо от того, как сайт развернут физически, его возможности одинаковы.

Рис. 1. Архитектура ArcGIS for Server.

При установке программного обеспечения GIS Server на компьютере вы должны создать или назначить учетную записьArcGIS Server на уровне операционной системы. По умолчанию эта учетная запись называется arcgis. Она используется ArcGIS for Server для выполнения своих операций в фоновом режиме. Поэтому вы должны дать этой учетной записи права доступа и чтения из папки с данными. После установки вы можете создать новый ГИС-сайт или присоединиться к существующему ГИС-сайту.

Создание нового сайта ArcGIS Server требует основной учетной записи администратора сайта. Эта учетная запись администратора предназначена для управления сайтом и настройки нового сайта. Обратите внимание, что эта учетная запись является отдельной и отличной от учетной записи ArcGIS Server, которую вы создали при установке программного обеспечения ГИС-сервера. Основная учетная запись администратора сайта существует только для сайта ArcGIS Server, а не является учетной записью операционной системы, как учетная запись ArcGIS Server. В табл. 1 сравниваются две учетные записи и их роли.

Табл. 1. Учетная запись ArcGIS for Server в сравнении с основной учетной записью администратора сайта.

Сайт ArcGIS Server имеет три основных точки доступа: приложение ArcGIS Server Manager, каталог сервисов (Services Directory) и веб-каталог администрирования (Administrator Directory), см. рис. 2, 3.

Рис. 2. ArcGIS for Server, основные точки доступа: А) ArcGIS Server Manager; Б) каталог сервисов (Services Directory).

Рис. 3. ArcGIS Server, веб-каталог администрирования (Administrator Directory).

ArcGIS Server Manager представляет собой веб-приложение, которое позволяет администрировать сайт (рис. 2а):

• управлять веб-сервисами;
• настраивать свойства сайта (напр., управлять директориями, настраивать безопасность);
• выполнять запросы;
• просматривать журналы.

Для использования всех возможностей ArcGIS Server Manager необходима основная учетная запись администратора сайта или другое подключение администратора. Подключения с правами издателя могут войти в систему с ограниченной функциональностью. Другие типы подключений, которые могут выполняться для ArcGIS for Server, обсуждаются далее.

Services Directory представляет собой веб-приложение со списком всех ГИС-ресурсов, которые доступны на сайте (рис. 2b). ГИС-ресурсы, такие как карты, модели геообработки или локаторы могут быть доступными на сайте ArcGIS Server как веб-сервисы. Эти веб-сервисы взаимодействуют через архитектуру, основанную на Representational State Transfer (REST). Вы можете получить информацию и совершить операции на сервере с использованием URL запросов согласно заданному формату. Если вы используете Services Directory, по адресной строке браузера вы можете отслеживать, как разные URL запросы используются для получения информации с помощью REST.

ArcGIS Server Administrator Directory обычно называют REST Admin API. Это представление на основе веб-браузера установок конфигурации сайта ArcGIS Server (рис. 3). Оно представляет собой программный вход для администрирования сайта. Вы можете написать скрипты для автоматизации различных задач администрирования (например, в Python). Для того, чтобы войти в систему и работать с этой точкой доступа, необходимо использовать основную учетную запись администратора сайта или другое подключение администратора. Подключения с правами издателя могут войти в систему с ограниченной функциональностью.

Помимо GIS Server существуют два других важных компонента сайта ArcGIS Server: хранилище конфигурации и директории сервера (рис. 4, 5). Хранилище конфигурации – это папка, которая содержит все основные свойства сайта (напр., информацию о веб-сервисах, пользователях, ролях, данных и настройках безопасности).

Рис. 4. ArcGIS for Server, архитектура (развертывание на одном компьютере).

Рис. 5. Архитектура ArcGIS for Server (развертывание с одним компьютером).

Директория сервера включает четыре поддиректории: кэш (cache), рабочая (job), выходная (output) и системная (system).

• Директория кэша хранит кэш предварительно отрисованных листов, которые картографические сервисы или сервисы глобуса могут использовать для более быстрого отображения. Эта директория обычно занимает много дискового пространства, объем зависит от уровня детализации кэшированных сервисов.
• Рабочая директория хранит файлы, необходимые сервисам геообработки, например, временные файлы, информацию о текущих процессах и результатах.
• Выходная директория предназначена для хранения временных файлов, необходимых серверу.
• Системная директория используется для хранения информации для сайта, например, состояние сервисов, машин и подключений к базам данных. Файлы в этой директории не должны изменяться или удаляться вручную.

Оба эти компонента (хранилище конфигурации и директории сервера) имеют важное значение для сайта ArcGIS Server. Настоятельно рекомендуется, чтобы создавались резервные копии этих директорий, если сайт поддерживает критически-важные приложения. Если вы создаете сайт ArcGIS Server с несколькими компьютерами, хранилище конфигурации сервера и серверные директории должны находиться в сетевом ресурсе, доступном для всех ГИС-серверов.

Другим общим компонентом сайта ArcGIS Server является многопользовательская база геоданных – центральное хранилище данных для платформы ArcGIS. Хранение пространственных данных в базе геоданных позволяет применять настраиваемые бизнес-правила и отношения, определять геопространственные реляционные модели (напр., топологические отношения, геометрические сети, сетевые наборы данных) и поддерживать множество многопользовательских рабочих процессов. Многопользовательская база геоданных создается внутри СУБД с помощью инструментов геообработки ArcGIS.

Web Adaptor

Web Adaptor связывает ArcGIS Server с корпоративным веб-сервером. Эта конфигурация предоставляет дополнительные преимущества:

• Web Adaptor обеспечивает единую точку доступа на сайт;
• вы можете предоставить доступ к сайту ArcGIS Server через стандартный для организации веб-сайт и порт вместо ArcGIS for Server порта по умолчанию 6080;
• Web Adaptor обеспечивает более высокий уровень безопасности, предоставляя возможность блокировки доступа к ArcGIS Server Manager и ArcGIS Server Administrator Directory для внешних пользователей;
• это позволяет увеличить безопасность и использовать функции протоколирования веб-сервера.

Web Adaptor облегчает обмен данными между веб-сервером и сайтом ArcGIS Server. Клиенты ArcGIS for Server получают доступ к веб-сервисам ГИС, посылая запросы веб-серверу; запрос передается через Web Adaptor на ГИС сервер. Один Web Adaptor может быть настроен только на один сайт ArcGIS Server, но один сайт ArcGIS Server может поддерживать несколько Web Adaptor’ов. Иными словами, сайт ArcGIS Server может быть настроен для многих конечных точек доступа с использованием нескольких Web Adaptor’ов.

Развертывание ArcGISforServer на нескольких компьютерах

ArcGIS for Server полностью поддерживает интеграцию с корпоративными IT-системами предприятия. Развертывание ArcGIS for Server на нескольких компьютерах может быть использовано в организациях, которые имеют бизнес-процессы с высокими требованиями к объемам обрабатываемой информации и большое количество пользователей. При данном сценарии развертывания сайта на каждый ГИС сервер, входящий в состав сайта, устанавливается ArcGIS for Server (рис. 6). Например, на сайте, имеющем три ГИС сервера, в случае, если один компьютер становится недоступным, сайт по-прежнему будет работать должным образом, потому что есть два резервных ГИС сервера. Web Adaptor выступает в качестве единой точки входа на сайт и обеспечивает взаимодействие между ГИС-серверами. Каждый ГИС-сервер должен иметь доступ к хранилищу конфигурации ArcGIS Server, директориям сервера и источникам данных для веб-сервисов (например, многопользовательской базы геоданных). Такая архитектура расширяема, и вы можете добавлять необходимое число ГИС-серверов для сайта для обеспечения ваших рабочих процессов.

Рис. 6. Архитектура ArcGIS for Server (развертывание на нескольких компьютерах).

На сайтах с несколькими компьютерами ГИС-серверы могут быть объединены в кластер. Кластер – это логическое объединение компьютеров с одинаковой спецификацией оборудования (рис. 7). Каждый кластер может быть настроен для запуска выделенного набора веб-сервисов. Например, вы можете создать один кластер для выполнения картографических сервисов (рис. 7 показывает ГИС-Серверы 1 и 2 в кластере A), а другой кластер использовать для запуска сервисов геообработки (рис. 7 показывает ГИС-сервер 3 в кластере B).

Рис. 7. ArcGIS for Server: развертывание на нескольких компьютерах с использованием кластеров.

Каждый ГИС-сервер можно перемещать из одного кластера в другой в любое время, что позволяет по мере необходимости перераспределять ваши ГИС-серверные ресурсы. По умолчанию каждый сайт ArcGIS Server (как для одного компьютера, так и на нескольких компьютерах) состоит из одного кластера.

Процесс публикации ГИС-ресурсов в качестве веб-сервисов

Процесс отбора ГИС-ресурсов и превращение их в веб-сервисы ГИС начинается с ArcGIS for Desktop. В приложении ArcMap вы создаете, редактируете, анализируете и управляете ГИС-ресурсами (напр., пространственными данными, картами и инструментами геообработки). Большинство ГИС-ресурсов могут быть опубликованы в ArcGIS for Server с помощью мастера публикации «Совместно использовать как сервис» (Share As Service), к которому можно обратиться, если выбрать команду «Файл (File) > Совместно использовать как (Share As) > Сервис (Service)». С помощью этого мастера вы можете создать новый веб-сервис, перезаписать существующий веб-сервис или опубликовать файл определения сервиса.

Возможно также создание файла определения сервиса. В нем определяются свойства веб-сервиса и сохраняются настройки в виде файла на диск, из которого сервис может быть опубликован позднее. Вы можете зарегистрировать веб-сервис в ArcGIS Online или Portal for ArcGIS, тогда его смогут легко использовать другие.

С помощью мастера вы можете опубликовать сервис на сайте ArcGIS Server. В мастере вы также можете определить дополнительные свойства сервиса, например, использование кэширования или описать метаданные.

ArcGIS for Desktop создает подключения к сайту ArcGIS Server в качестве администратора, для публикации, а также в качестве пользователя. Каждому из этих подключений соответствует тип роли в сайте (табл. 2).

Табл. 2. Типыподключений ArcGIS for Server.

При публикации сервиса автоматически запускается ArcMap для анализа ГИС-ресурсов, чтобы гарантировать оптимизацию веб-сервиса и сообщать о любых проблемах отображения или наличия неподдерживаемых объектов в вашей карте, которые должны быть решены до создания веб-сервиса. После публикации веб-сервиса, сервис будет внесен в ArcGIS Server Manager и Services Directory сайта. Различные типы веб-сервисов, доступные для публикации в ArcGIS for Server, показаны в табл. 3. По умолчанию веб-сервисы являются открытыми, но доступ к ним можно ограничить. ArcGIS for Server поддерживает различные стандарты безопасности веб-сервисов.

Табл. 3. ArcGIS for Server делает доступными разные типы ГИС-ресурсов в качестве веб-сервисов.

Клиентыдля ArcGIS for Server

Веб-сервисы, ГИС-приложения ArcGIS for Server доступны для различных платформ ArcGIS-клиентов и сторонних клиентов, включая ArcGIS for Desktop, ArcGIS for mobile (iOS, Android, Windows Phone), ArcPad, Esri Location Analytics (Esri Maps for Office, IBM Cognos и Microsoft SharePoint), Business Analyst, Community Analyst, ArcGIS Viewers for Flex и Silverlight, ArcGIS Online, Portal for ArcGIS Map Viewer.

Работас ArcGIS Online и Portal for ArcGIS

Ресурс ArcGIS Online и ПО Portal for ArcGIS обеспечивают возможность конечным пользователям просматривать и открывать веб-сервисы ГИС и создавать свои собственные веб-карты и веб-приложения. Первый разворачивается на мощностях Esri, второе может разворачиваться в вашей организации. Оба способа дополняют и развивают широкие возможности ArcGIS for Server, поскольку они могут концептуально рассматриваться как предоставление привлекательного способа использования веб-сервисов вашего сайта ArcGIS Server (рис. 8).

Рис. 8. ArcGIS Online/Portal for ArcGIS с ArcGIS for Server.

Если веб-сервисы ArcGIS for Server являются зарегистрированными на ArcGIS Online или Portal for ArcGIS, то конечные пользователи могут легко их найти и использовать. С помощью ArcGIS Online или Portal for ArcGIS Map Viewer веб-сервисы ГИС могут быть скомбинированы с базовыми картами онлайн-ресурса и портала, которые могут использоваться в онлайн веб-картах. Это может еще больше расширить распространение и использование веб-сервисов ГИС в рамках вашей организации. Вместо того чтобы искать веб-сервисы ГИС через Services Directory, вы можете использовать ArcGIS Online и Portal for ArcGIS как четвертую точку доступа к вашему сайту ArcGIS Server – более удобную для быстрого поиска и использования веб-сервисов ГИС.

Заключение

ArcGIS for Server является ключевым компонентом платформы ArcGIS. Он позволяет совместно использовать ГИС-ресурсы в качестве веб-сервисов, которые легкодоступны через интернет и могут быть использованы самыми разными клиентами. Геопортал, например, ArcGIS Online или Portal for ArcGIS, может обеспечить привлекательный интерфейс для сервера, который позволяет пользователям с минимальной ГИС-подготовкой создавать и совместно использовать веб-карты. Такие инструменты расширяют возможности всей организации, ее подразделений и сотрудников для принятия лучших решений, поскольку каждый может получить доступ и/или совместно с другими работать с одной и той же географической информацией.

Дополнительную информацию о программном ГИС-обеспечении ArcGIS, в том числе и об ArcGIS for Server, можно посмотреть на сайтах: esri-cis.ru/products/ и esri.com/products.

Об авторе

Дерек Ло (Derek Law), автор этой статьи, опубликованной в 2013 г. в журнале ArcUser, работает менеджером в команде разработчиков ArcGIS for Server. Он участвует в сборе требований и собственно разработке программного обеспечения. Его технические навыки и усилия сосредоточены на ArcGIS for Server, Portal for ArcGIS и технологиях управления геоданными. Он имеет степень Магистра в области дистанционного зондирования Земли, полученную в Университете Виктория, Британская Колумбия, Канада.

Перевод: Зуева Е.В.; Редактирование и дополнения: Стрельцов И.В., компания Esri CIS.