Spatial Database Architecture: Designing your Spatial - GIS-T.org
Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010
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<Insert Picture Here>
•Consolidate. Compress. Control.•Consolidate. Compress. Control.
Oracle Spatial 11gR2El motor de la información Geoespacial orientado a s ervicios más interoperable
Guillermo BestPrincipal Sales ConsultantOracle Certified Solution Architect
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Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS-SOA SpatialArquitectura GIS-SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
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Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS-SOA SpatialArquitectura GIS-SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
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Datos Geoespaciales
• Mapas territoriales• Límites administrativos,
accidentes geográficos, carreteras, puntos de interés
• Nombres de ciudades, códigos postales, calles
• Datos del negocio• Clientes, proveedores,
tiendas, almacenes, oficinas, …
• Infraestructura• Tuberías, cables, carreteras,
Datos PropiosDatos Básicos y Referencias
postales, calles• Para geo-codificación
• Red de carreteras• Para creación y análisis de
rutas entre localizaciones
• Tuberías, cables, carreteras, dispositivos, …
• Organización comercial• Territorios de ventas,
vendedores, técnicos, …
Capturados de sistemas existentes (CAD, Terminales Móviles, etc.), Producidos por Geocoding, etc.
Datos suministrados por proveedores externos (NAVTEQ u organismos bajo la normativa INSPIRE)
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Formatos
Geocódigo
Gestión datos tradicionales y geoespaciales
Conversión direcciones en coordenadas y viceversa
Tecnologías Clave
Análisis
VisualizaciónMapas y Reportes añadidos
a la Aplicación
Búsquedas por Proximidad, Localización o Contenido
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Tipos de Datos Geoespaciales
Localizaciones(puntos interés)
Redes(carreteras, utilidades)
Polígonos(zonas administrativas,
ventas, riesgos, etc.)
Data
Imágenes(Raster, Satélite)
Topologías(datos de detalle)
3D(modelado ciudades)
LIDAR Data TypeTIN Data Type
f1
f2n1
n2
e1
e2e3
e4
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Estructuras de Datos Geoespaciales
• Esquema MDSYS• Tipos de Datos
• Objetos SDO_GEOMETRY• Objetos SDO_TIN• Objetos SDO_POINT_CLOUD• Objetos SDO_RASTER
• Codificado de Primitivas Geométricas• Métodos y constructores OGC• Metadatos Espaciales• Múltiples Sistemas de Coordenadas• Soporte a Unidades de Medida• Operadores y Funciones Espaciales
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Tipos de datos SDO_GEOMETRY
• Puntos• Líneas• Polígonos• Polígonos con agujeros• Círculos• Círculos• Arcos, líneas arqueadas• Rectángulos• Multi-formas compuestas
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Datos geoespaciales SDO_GEOMETRY
Element 0
Element 1 (Hole)P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
H2
H3
H4
H1
Tipo de Dato Geométrico
ROADS
RNAME ID TYPE LANES GEOMETRY
M40
M25
140
141
HWY
HWY
6
4
Abstract Data Type
IndexadoQuadtree, Rtree
Consultas/AnálisisSelect, join, buffer, within distance,nearest neighbor, intersection, union, convex hull, centroid, ...
X Y
x1 y1
x2 y2
x3 y3
x4 y4
x5 y5
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Tablas Geoespaciales
• Tal cual como las tablas relacionales• Contienen columnas del tipo SDO_GEOMETRY para
almacenar la forma de los objetos
CREATE TABLE mapa_paises (codigo NUMBER PRIMARY KEY,codigo NUMBER PRIMARY KEY,nombre VARCHAR2(30),forma SDO_GEOMETRY );
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Agregar una columna SDO_Geometry
• Se agrega mediante el uso de una instrucción estándar DDL
ALTER TABLE clientesADD (localizacion SDO_GEOMETRY);
• Agrega una columna llamada LOCALIZACION a la tabla de CLIENTES• El tipo de datos es SDO_GEOMETRY
• Sigue las reglas de la creación de datos de Oracle
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Insertar datos en tipos SDO_Geometry
• Se insertan mediante el uso de una instrucción estandardDMLSQL> INSERT INTO clientes (cif, nombre, …, localizacion)
2> VALUES (A12345678,‘Mi nuevo cliente’, … ,
3> SDO_GEOMETRY (
• El tipo de datos es SDO_GEOMETRY
3> SDO_GEOMETRY (
4> 2001, 8307,
5> SDO_POINT_TYPE (-75.2, 43.7, null),
6> null, null)
7> );
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Operadores Geoespaciales
• Un amplio rango de operadoresImplementados como extensiones SQL
• Operadores Topológicos• Inside• Contains• Touch• Disjoint
Inside
• Disjoint• Covers• Covered By• Equal• Overlap• Boundary
• Operadores de Distancias• Within Distance• Nearest Neighbor (NN) Within Distance
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Funciones Geoespaciales
• Los que retornan una geometría• Union• Difference• Intersect• XOR• Buffer• Centertroid• ConvexHull
Union
Intersect
Original
Difference• ConvexHull
• Los que retornan un valor• Length• Area• Distance
XOR
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Operadores y Funciones
• Operadores Espaciales:• Utilizan índices espaciales• La primer geometría indicada en el operador debe estar
indexada• Aparecen sólo en la cláusula WHERE• Transforman el sistema de coordenadas implícitamente, si
fuera necesariofuera necesario
• Funciones Espaciales:• No se benefician de los índices que pudiera haber• Pueden utilizarse en tablas de reducido tamaño• Pueden utilizarse en la lista de una SELECT y también en la
cláusula WHERE• Si se refieren a más de una geometría, todas deben estar en
el mismo sistema de coordenadas
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Consultar datos en tipos SDO_Geometry
• Se ejecutan mediante el uso de una instrucción estandard SQL
SELECT c.denominacion, c.localizacion,FROM competidores c,
bancos bWHERE b.id_banco = 1604
• Los tipos de datos son SDO_GEOMETRY
• Utiliza el operador SDO_WITHIN_DISTANCE
WHERE b.id_banco = 1604AND SDO_WITHIN_DISTANCE(c.localizacion,
b.localizacion,'distance=500 unit=metros') = 'TRUE‘
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Consultas Analíticas
SELECT c.holding_company, c.locationFROM competitor c,
Encontrar todos los competidores en un radio de 2 k ilómetros de otra localización
Map data © NAVTEQ
FROM competitor c,bank b
WHERE b.site_id = 1604AND SDO_WITHIN_DISTANCE(c.location,
b.location,'distance=2 unit=km') = 'TRUE'
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Integración entre las Aplicaciones
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Indices espaciales R-tree
• Los índices R-tree se utilizan para indexar datos espaciales• Casi no requieren tuning• Soportados hasta 4 dimensiones
• Como filtros primarios pueden operar sobre 4D• Como filtros secundarios son siempre de 2D• Como filtros secundarios son siempre de 2D
• Son desabilitados automáticamente
• Cada entrada en un índice aproxima las geometrías usando MBR para 2D y MBV para 3D
• Los objetos MBRs y MBVs son indexados internamente utilizando una estructura de árbol
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Concepto de índice R-tree
IndiceR-tree
Geometría
MBR Los nodos contienen una
<MBR, geometry pointer>
MBR=minumum-bounding-rectangle
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Generación de los MBRs
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A
BR
Building the R-Tree
R S
R-tree
root
C
D A B C D
Punteros MBRs a geometrías
• Fan-out es el número de ramas que salen de cada nodo• Oracle Spatial R-tree tiene el mismo Fan-out para todos los
nodos
S
root
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Indices espaciales R-Tree
• Actúan como filtros primarios de los datos• Proveen acceso extremadamente rápido
Spatial
Layer
Primary
Filter
R-Tree
SpatialIndex
Reduced
Data Set
Secondary
Filter
Spatial
Operators
Result
Set
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Creando un índice R-tree
CREATE INDEX clientes_sidx
ON clientes (localizacion)
INDEXTYPE IS mdsys.spatial_index;
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Soporte de Datos 3D
Solidos Simples
Solidos Compuestos
Solidos
Triangulated Irregular Networks (TIN)
LIDAR & Laser Solidos Simples-
Compuestos
• Enterprise integration: Integración 3D con otros tipos de información de negocio• Updates Transactionales: Facilidad para añadir, borrar y modificar objetos 3D• Análisis Espaciales: Queries geospaciales sobre escenas 3D• Soporte integrado para Servicios Web
• Open: Soporte para herramientas de visualización 3D y de análisis de terceros
LIDAR & Laser Scanning
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Funcionalidad 3D en Spatial 11gR2
• SDO_GEOMETRY (3D)
• SDO_TIN
Tipos de Datos
Edificios, ciudades, etc.
Superficies
Eficientes
Optimizados
• SDO_TIN
• SDO_POINT_CLOUD
Sistemas de Coordenadas 3D
Objetos, escenas, etc.
Accesibles
Analíticos
![Page 27: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/27.jpg)
Building Information Modeling (BIM):Del diseño a la operación
![Page 28: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/28.jpg)
Planeamiento Urbano y Seguridad Pública
![Page 29: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/29.jpg)
Modelado Ambiental y Geológico
Análisis de Inundación Exploración Petrolera
![Page 30: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/30.jpg)
Georaster
• Arreglo de 2 dimensiones con elementos de espacios regulares (celdas o píxeles)
• Ortofotos• Sensores remotos• Datos en grilla (raster GIS)
• Las Imágenes se capturan con diferentes tecnologías• Sensores en Satélites• Fotogratías aéreas• Sonares
• Las imágenes digitales pueden estar compuestas de una o más bandas
• Las bandas suelen representar espectros electromagnéticos• Las bandas se pueden grabar en paralelo
• Consumen mucho más espacio que los datos vectoriales
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Diferencias entre Raster y Vectores
![Page 32: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/32.jpg)
Las bandas pueden acentuar
Imágenes Multi Banda
acentuar diferentes funciones
![Page 33: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/33.jpg)
Funciones GeoRaster
• Oracle incluye soporte para importar y exportar datos en formatos:• TIFF con World File• GeoTIFF• JPEG• GIF• GIF• BMP• PNG
• Otros formatos se importan con herramientas de terceras partes
• MapViewer soporta datos Georaster
![Page 34: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/34.jpg)
Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS-SOA SpatialArquitectura GIS-SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
![Page 35: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/35.jpg)
Capacidades de Oracle Spatial
• Oracle Locator : Funcionalidad de Oracle Database XE, SE, SE1 y EE
• Oracle Spatial : Opción con coste en Oracle Database EE
• MapViewer* : Aplicación Java para despliegue de mapas disponible con Oracle Application Server
OracleApplication Server
HTTP
MapViewer
• Workspace Manager : Facilidad para la ejecución de transacciones largas y actualización de datos incluída con Oracle Database SE, EE
• Bundled Map Content : Principales carreteras y límites (ciudad, municipio, comunidad, país) –cobertura global provista por Navteq
JDBC
BundledMap Content
Oracle LocatorOracle Spatial
Oracle Database
JDBC
![Page 36: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/36.jpg)
Oracle Locator Oracle SpatialIncluído en Todas las ediciones• Soporta geometrías 2D y 3D
• Puntos, lineas, polígonos
• Todos los operadores de Spatial• Funciones distancia & validación• Soporte completo para sistemas
coordenadas • Incluye paquetes Utilidades &
Opción de pago para Database EE• Añade más facilidades que las
proporcionadas por Locator :• Cálculos área y longitud,buffer,
centroid, union, etc• Referencias longitudinales• Agregaciones espaciales• Almacenamiento, indexado, y
gestión imágenes en formato GeoRaster• Incluye paquetes Utilidades &
Tuning• Soporte para:
• Queries paralelos• Construcción Indices• Particionamiento Tablas y
Replicacion Objetos(Según sea SE o EE)
gestión imágenes en formato GeoRaster
• Redes y Topologías • Geocodificación automática de
datos de negocio• Motor de ruteo multi-idioma• Funciones analíticas y de
modelado de datos tipo red• Mapas 3D• OGC Web Services
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Web Services OGC
• OpenLS (Mapping, Geocoding, Routing)• Catalogue Service (Registry)
Soporte para Web Services basado en standards -Open Geospatial Consortium (OGC)
SQL3/MM Spatial
• Web Feature Service – Transactional (WFS-T )• Interfaces SOAP y XML para todos los Servicios Web• Simple Features for SQL• Geography Markup Language (GML)
![Page 38: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/38.jpg)
GeocodingConversión a coordenadas y viceversa
• Obtención latitud/longitud partiendo de la dirección o a la inversa
• Estandarización internacional direcciones
• Soporte para direcciones formateadas o nativas
José Echegaray 6, Las Rozas, Madrid
formateadas o nativas• Soporte para coincidencia
difusa en peticiones• 100% Java, abierto y escalable• Totalmente compatible con
datos y mapas proporcionados por terceros
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Funciones de Geocoding
SDO_GEO_ADDR = SDO_GCDR.GEOCODE(
<USER_NAME>, <ADDRESS_LINES>,
<COUNTRY>, <MATCH_MODE>)
SDO_GEO_ADDR_ARRAY = SDO_GCDR.GEOCODE_ALL(
<USER_NAME>, <ADDRESS_LINES>,
GEOM = SDO_GCDR.GEOCODE_AS_GEOMETRY(
<USER_NAME>, <ADDRESS_LINES>,
<COUNTRY>)
<USER_NAME>, <ADDRESS_LINES>,
<COUNTRY>, <MATCH_MODE>)
![Page 40: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/40.jpg)
Función de Reverse Geocoding
• <USER_NAME> • El esquema que contiene las tablas de geocoding
SDO_GEO_ADDR = SDO_GCDR.REVERSE_GEOCODE(
<USER_NAME>, <LOCATION>, <COUNTRY>)
• El esquema que contiene las tablas de geocoding
• <LOCATION> • La localización de origen (SDO_GEOMETRY)
• <COUNTRY> • El código de país, ej. 'US‘, ‘FR, ‘DE’
![Page 41: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/41.jpg)
RouteServer Web Service
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Cartografías disponibles
• Oracle Spatial incluye mapas de NAVTEQ para más de 60 países• Datos disponibles en formato ODF (Oracle Deliverable Format)
son Tablespaces transportables:
• Mapas base
• Geocoding (nuevo Point Address en 11gR2)• Geocoding (nuevo Point Address en 11gR2)
• Routing (nuevo Transport Routing en 11gR2)
• También disponibles desde otros proveedores como: DigitalGlobe, Primus, ADCi, TeleAtlas, etc.
• Requieren procesamiento adicional
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Cartografía Básica Incluida
• Datos globales de ejemplo• Límites de paises y regiones• Carreteras principales• Ciudades principales
• Mapas provistos por Navteq• Disponibles para Oracle 10g y 11g
Albania Gibraltar Portugal
Andorra Great Britain Puerto Rico
Australia Greece Romania
Austria Hungary Russia
Belgium Ireland San Marino
Bosnia and Herzegovina
Italy Serbia and Montenegro
Bulgaria Latvia Slovak Republic
• Descargables desde OTN• Fichero comprimido de 380 MB y
1,3 GB en Base de Datos luego de la importación con “impdp”
• Propiedad reservada y sin coste• Suficiente para representar
análisis de datos básicos sobre mapas
Canada Liechtenstein Slovenia
Croatia Lithuania Spain
Czech Republic Luxemburg Sweden
Denmark Macedonia Switzerland
Estonia Moldova Ukraine
Finland Monaco United States
France Netherlands Vatican City
Germany Norway
Poland
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Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS -SOA SpatialArquitectura GIS -SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
![Page 45: Oracle spatial gis-soa-sp_g_best_23nov2010](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022042516/5594ab2b1a28aba30e8b45bc/html5/thumbnails/45.jpg)
Service-Oriented Spatial Architecture
Service Service ConsumersConsumers
ServicesServices
Aplicaciones Compuestas, Clientes e Intermediarios
Innovación, Despliegue rápido de Aplicaciones Geoespaciales
Capa de Aislamiento, estandarización, y reutilización de
Geocoding
Create Feature Spatial Query
Routing Network
Tracing
Catalog Services
Map
RenderingServicesServices
SystemsSystems
Legacy
Aplicaciones y Bases de Datos
Middleware
reutilización de Servicios Geoespaciales
El valor de los mapas, funcionalidades y locación de activosPackaged Databases
Create Feature Spatial QueryCatalog Services
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Spatial sirve a todas las líneas de negocios y no sólo al GIS tradicional
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Arquitectura GIS-SOA Spatial
Aplicaciones de terceros Compatibles OGC
Aplicaciones Corporativas
AplicacionesWeb
Aplicaciones Partners
OpenGIS & ISO/TC 211
http://www.oracle.com/technology/products/spatial/htdocs/spatial_stds_support.html
http://www.oracle.com/technology/products/spatial/spatial_partners_isv.htm
Open Geospatial Consortium (OGC)
WMS WFS
Open Location Services (OpenLS)
RouteGeocoderDirectorySearch
MAP
ORACLE Propietary
RoutingWebService
GeocodingWebService
MapViewerService CSW
GeocoderRoutingEngine
MDSYSSpatial
MapBuilder
+400 Spatial Functions
LinearReferencingSystem
GeoRasterNetworkDataModel
TopologyDataModel
Spatial Agregates Spatial Analytic Functions 3D Data TypeWhole EarthGeom Model
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Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS-SOA SpatialArquitectura GIS-SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
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Desafíos en la gestión de la información
• Escalabilidad – grandes volúmenes de datos• Disponibilidad – decenas de miles de usuarios• Seguridad – protege datos sensibles de localización• Rendimiento – excelentes tiempos de respuesta• Rendimiento – excelentes tiempos de respuesta• Accesibilidad – para todas las aplicaciones• Manejabilidad – gestión simplificada de los recursos
= Fortalezas de Oracle Database 11gR2
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Infraestructura Grid ComputingVolumen bajo de transacciones
. . . . . . . . . . . . .
Standalone VMHA & Scale Upcan be provided by OVM
GIS-SOA Application Grid
GRID CONTROL
•VM•VM
Spatial Database Grid
Low Cost x86-64Blade Servers
1 Virtual Nodes with 2 cores HardPartitioning minimal
Pay as you GrowScale UpVirtual
1 Physical Server Minimal(2 servers is better for HA)
•VM
•VM
. . . . . . . . . . . . .
Standalone VMHA & Scale Upcan be provided by OVM
•VM
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Infraestructura Grid ComputingVolumen medio de transacciones
. . . . . . . . . . . . . . . . .
Active-PasiveHigh Availability& Scale Up with Clusterware
GIS-SOA Application Grid
GRID CONTROL
. . . . . . . . . . . . . . . . .
Active-PasiveHigh Availability& Scale Up with Clusterware
Spatial Database Grid
Low Cost x86-64Blade Servers
2 Nodes MinimalOracle Clusterware 11g
Pay as you GrowScale Up Physical
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Infraestructura Grid ComputingVolumen alto de transacciones
. . . . . . . . . . . .
Active-ActiveHigh Availability& Scale Outwith Grid Computing
GIS-SOA Application Grid
GRID CONTROL
. . . . . . . . . . . .
Active-ActiveHigh Availability& Scale Outwith Grid Computing
Spatial Database Grid
Low Cost x86-64Blade Servers
2 Nodes Minimal Pay as you Grow
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WAN
Abierto, Completo, Integrado Maximum Availability Architecture
Real Application Clusters
ASM
Active Data Guard
Secure
• Protection de
• Fallos de Servidores
• Fallos de Storage
• Fallos de Red
• Fallos del Site
• Standby remoto abierto para queries Real-Time
• Corrección de errores Humanos, a nivel de:
• Base de Datos, Tabla, Fila, Transacción
• Online indexing and table redefinition
• Online patching and upgrades
Fast Recovery Area
Secure Backup
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Agenda
Datos Espaciales: Formatos e Indices
Base de Datos: Locator y Spatial
Arquitectura GIS-SOA SpatialArquitectura GIS-SOA Spatial
Grid Computing: Escalabilidad y Disponibilidad
Demostración
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