中国虚拟天文台数据访问服务

随着科学技术的进步和大批天文观测项目的实施，天文数据正在呈现爆炸式的增长，天文学正进入一个数据富庶的时代。虚拟天文台项目的首要目标就是要解决这些高度分散、复杂、海量的天文数据的统一访问和管理，实现全球天文数据资源的融合，使天文学家能够高效快捷的获取所需的天文数据。中国虚拟天文台项目基于目前的网格技术，设计和实现网格环境下天文数据的查询访问服务，并为客户应用提供统一的访问接口。本文重点介绍了我们采用GlobusToolkit网格开发工具包，按照国际虚拟天文台联盟最新制订的天文数据标准，完成对天文星表数据资源的网格服务封装，实现天文星表锥形查询(Cone Search)和星表查询网格两个数据服务的工作，并介绍了如何使用天文数据服务搭建其他网格服务。     

VO数据访问服务客户端系统的设计与实现

虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)基于新兴的数据网格技术,实现异地异构海量天文数据统一联合资源的访问.这些服务对外提供简单、直观的访问操作接口.立足VO-DAS的接口服务,我们设计了一套客户端系统,即VO-DAS的GUI客户端和命令行客户端.数据用户可以通过客户端实现对VO-DAS接口的调用,从而访问分布存储的异构天文数据资源.     

构建中国虚拟天文台的天文数据结点

随着天文观测数据的爆炸式增长以及数据网格技术等新兴IT技术的日趋成熟,虚拟天文台应运而生。虚拟天文台成为基于数据网格技术的解决复杂海量天文数据的访问和管理的一种有效手段。我们对现有中国虚拟天文台体系结构底层进行设计与实现,并完成了其核心部分一天文数据结点。天文数据结点可发布和管理异构的数据资源,为用户提供统一的数据访问接口,进而为天文学家实现对各种天文数据的无缝透明访问和处理提供了方便。本文重点介绍了我们设计的天文数据结点的体系结构,以及结点各部分的功能,并讨论了其关键技术的实现。     

异地异构天文数据资源的统一访问

天文观测数据资源具有时间跨度大,数据量大,存储、管理分散,管理工具驳杂等特点.如何提供给天文学家一个统一访问这些异地存放的异构数据资源的方案,是虚拟天文台的一个重要研究课题.本文提出了一种基于网格的解决方案.我们基于OGSA-DAI技术实现了对天文星表数据,图像数据和光谱数据的封装(DataNode).我们设计的虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)实现了对DataNode的自动资源发现以及异地异构数据库的联合访问.这将使天体的多波段交叉证认成为可能.VO-DAS支持国际虚拟天文台联盟(IVOA)的各项相关标准,使得它具有良好的互操作性.它的对外接口简单实用,可以针对不同需求的天文数据用户发展出多种网格应用产品.通过在两个科学范例中应用VO-DAS服务,证明了它的可行性.     

中国虚拟天文台体系结构

虚拟天文台是天文技术和信息技术结合的产物，其体系结构体现着与最新信息技术的结合。本文首先介绍虚拟天文台的工作流程和原理，进而介绍了虚拟天文台体系结构研究的最新进展。以网格技术为基础，给出了中国虚拟天文台的层次式体系结构和服务式体系结构。     

中国虚拟天文台软件集成

虚拟天文台是一个通过先进的信息技术把全球范围内的天文研究资源无缝透明地联结起来组成的数据密集型在线天文研究环境。文章首先论述了在虚拟天文台系统中进行现有软件集成的必要性和可行性;并分析了软件集成的粒度问题;其次详细介绍了将现有软件封装为服务的常规方法;最后,介绍了ImageMagick图像处理软件的具体封装和实现流程,并作了详细讨论。     

VO-DAS Registry系统的设计与实现

为了给天文学家提供一个统一访问分布存储于世界各地数据中心的异构天文数据资源的方案,中国虚拟天文台项目组设计了虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)。VO-DAS支持国际虚拟天文台联盟(IVOA)制订的各项相关标准,使得它具有良好的互操作性。VO-DAS Registry系统是VO-DAS系统的重要组成部分,它为VO-DAS系统获取数据资源的元数据,从而使得VO-DAS更好的管理和应用这些数据资源。在这个过程中,此系统符合IVOA的相关标准。     

虚拟天文台数据访问系统(VO-DAS)任务调度设计与实现

为解决异地、异构、海量天文数据无缝透明地统一访问,中国虚拟天文台(China-VO)研究小组自主设计并开发了一套解决方案——虚拟天文台数据访问系统(VO-DAS)。着重从执行流程、设计模式、Session机制、生命周期、资源销毁、异常处理等模块详细阐述了该系统的任务调度设计。为了验证该系统的可行性和性能,最后描述了多个天文科学范例。     

用MapReduce框架构建虚拟天文台数据节点

MapReduce是一种大规模分布式并行处理框架,最初被用于互联网服务中的海量数据处理,并逐渐扩展到各个行业领域。目前,虚拟天文台面临着越来越多的地面及空间望远镜观测到的海量天文数据。为了提高中国虚拟天文台数据节点处理海量天文数据的能力,首次提出基于MapReduce框架构建中国虚拟天文台数据节点的方法,并以批量星表交叉认证为例描述了具体实现过程,性能评估结果证明基于MapReduce框架构建虚拟天文台数据节点,可以在性能、扩展性与成本等多方面获得收益。     

虚拟天文台的技术进展

虚拟天文台是在望远镜和探测器的研制技术、计算机网络技术取得突破性进展的条件下产生的，与最新的信息技术紧密结合成为其发展最鲜明的特点。用可扩展标记语言（简称XML）技术封装天文数据，把虚拟天文台建立在网格的体系结构之上是当今虚拟天文台技术发展的主流。按照目前虚拟天文台具代表性的层次式体系结构分层介绍各个层次的相关技术，同时提出充分利用现有资源优势实施中国虚拟天文台计算的设想。