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摘要网格是近年来国际上兴起的一项重要的信息技术,它为实现大规模范围内的资源共享和协同工作提供了必要的功能和机制,目前己被广泛的麻用于科学和工程的各个领域。然而现有网格系统中的大多数都是面向批处理应用的,现有的网格技术在支持用户交互性强的应用方面还存在不足。事实上,科学和工程领域内的很多应用都具有非常强的用户交互性,科学计算可视化就是其中之一。可视化是利用计算机图形学技术和图像处理技术将通过科学计算或者采集得到的原始数据转换成图像的过程,作为科学计算后续处理的重要阶段,它在科学研究、国防建设以及国民经济中发挥着重要作用。可视化是一种计算和数据密集型应用,对硬件资源的需求巨大,同时还具有非常强的用户交互性。传统上通过高端并行计算机或者计算机集群进行并行可视化处理的方法已经不能满足可视化数据量快速增长和资源需求日益提高的要求,同时传统方法在向用户提供服务的范围上也越显不足。通过引入网格技术构建交互式可视化网格,在更广的范围内聚集和利用计算机资源并向更广范围内的用户提供交互式的可视化服务,已经成为可视化研究中一个新的重要研究方向;由于其强烈的用户交互性特点,交互式可视化网格研究也成为网格研究领域内的一个新方向。目前,可视化网格研究尚处于起步阶段,已有的工作各有特点,但系统性都不强,其中很多工作直接基于传统的并行可视化系统完成,可扩展性和跨平台性都不足,另外,大部分工作都在一定程度上忽视了可视化应用中的用户交互性特点。在本文中,我们针对交互式可视化网格的目标和要求,结合当前工作的特点和不足,设计并实现了交互式可视化网格系统,实现了大规模体数据的实时交互可视化,并通过网格门户向用户提供方便易用的交互式可视化服务。在设计和实现系统时我们充分考虑到可视化应用中的用户交互性特点,系统能够满足用户交互的实时性、稳定性和可靠性等需求。本文的主要工作和贡献包括:提出并实现了一个交互式可视化网格系统的三层体系结构,该体系结构包括运行时环境层、可视化框架层和网格门户层,每层负责提供不同的功能。运行时环境层提供大规模网络环境中的资源管理、信息管理、可视化任务管理以及可视化数据管理,为可视化应用提供一个在网格平台上运行的支撑环境;可视化框架层实现了网格环境中的并行可视化和远程可视化应用;网格门户层为用户提供访问可视化服务并与可视化服务进行交互操作的功能界面。构建了运行时环境层,屏蔽了网格资源的异构性、自治性和动态性特征,为可视化应用在网格环境中透明、高效、稳定的运行提供必需的功能机制。在构建时,我们对网格中闻件峁┑墓δ芙辛撕侠淼娜『虾捅要的扩充。首先,基于提供的网格服务管理机制,创建了资源管理网格服务实现对网格资源的自治管理,并创建了任务代理网格服务实现对可视化任务的有效管理;其次,舍弃了源男畔⑺饕瘢贚菇诵畔⑺饕袷迪諫低车男畔⒐芾恚最后,对欣┱梗ü迪纸换ナ饺挝窕峄傲又С钟没Ш涂墒踊挝竦氖凳苯换ィ通过实现任务监测和迁移机制提高系统的容错性。通过这一工作,使得系统克服了传统网格系统对交互式应用支持不够的弱点,满足了可视化应用中用户交互的需求。
提出并完全基于实现了一个可扩展的可视化框架层,提供并行可视化和远程可视化应用。实现了基于硬件纹理的快速体绘制算法以及基于图像空间分割和基于体数据对象空间分割这两种并行体绘制策略,支持大数据集的实时交互的可视化。具有很强的可扩展性,能够方便的实现新的可视化绘制算法和并行绘制策略。在的具体实现中,可视化算法、底层网络通信以及用户交互完全基于实现,提高了的跨平台性,消除了可视化应用中网格资源的异构性。实现了系统的网格门户层,为用户提供访问可视化服务并和可视化服务进行交互操作的功能界面。是直接采用应用程序构建的桌面型网格¨户,能够为用户提供丰富的交互功能,满足用户的交互需求。同时它具有良好的跨平台性,使用户能够方便的从各种异构平台上访问系统,从而扩大了系统提供服务的范围。本文在使用技术构建可视化网格系统方面做了全面和大胆的探索工作,系统完全基于实现,具有良好的跨平台性和易访问性,同时具有更强的实用性。系统是一一个功能较为全面的交互式可视化网格系统,具有实际应用价值。关键词:网格可视化可视化网格体绘制并行体绘制用户交互资源管理任务管理信息管理任务迁移网格户儿
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第一章绪论引言网格『,代后期国际上兴起的一项重要信息技