基于WebService的WebGIS性能的优化

２０１１年８月　

中央民族大学学报（自然科学版）　

Ａｕｇ．，２０１１　

第２０卷第３期　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＭＵＣ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　

Ｖ０１．２Ｏ　ＮＯ．３　

基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ性能的优化　

韩双旺　

（天水师范学院物理学与信息科学技术学院，甘肃天水７４１００１）　

摘要：　由于ＧＩＳ中不但涉及属性数据，而且还涉及地理空间数据，因此数据量相对庞大，所以在设计和实　

现ＷｅｂＧＩＳ时，必须考虑其性能问题．为了更高效地实现基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ的相关功能，有必要对　

其性能进行优化，这可通过增大Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ颗粒度，不使用ＸＭＬ作为ＷｅｂＧＩＳ系统内部的接口，压缩ＳＯＡＰ，　

通过异步访问服务器端Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ中的Ｗｅｂ方法，优化数据库，使用客户端和服务器端缓存等一系列优化　

措施来加快数据的访问速度，减轻网络传输负载，提高基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ性能．　

关键词：ＷｅｂＧＩＳ；Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ；性能；优化；ＳＯＡＰ　

中圈分类号：ＴＰ３１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—８０３６（２０１１）０３－００３２－０４　

引　言　

Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ是下一代可编程网络的核心，它实际上就是一个可命名的网络资源，可用来在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　

范围内方便的表现和使用对象，就像使用ＣＯＭ对象一样，不同的是使用和表现网络服务是通过ＳＯＡＰ　

（简单对象访问协议）甚至Ｈ１＇ｒＩ＇Ｐ来实现的¨　．　

ＷｅｂＧＩＳ指万维网地理信息系统，它是基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ平台和客户端应用软件采用Ｗｗｗ协议而运行　

在万维网上的地理信息系统，是利用互联网技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核心是在　

地理信息系统中嵌入ＨＴＴＰ（超文本传输协议）和ＴＣＰ／ＩＰ标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信　

息管理等地理信息系统功能　．其基本思想就是在万维网上提供空间信息，让用户通过浏览器获得和　

浏览一个空间信息系统中的数据，从ｗｗｗ的任意一个节点，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的用户都可以浏览到ＷｅｂＧＩＳ站　

点上的地理数据，制作专题图件，进行空间查询、检索以及空间分析　．　

通过定义实现ＧＩＳ相关功能的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，并对其进行发布和注册，不但能够有效的集成现有系　

统的ＧＩＳ数据，还可以实现异地数据的集成，实现整个互联网环境上的服务共享．由于ＧＩＳ中不但涉及　

属性数据，而且还涉及地理空间数据，因此数据量庞大，所以在设计和实现ＷｅｂＧＩＳ时，必须考虑其性能　

问题，为了更好地更高效地实现基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ的相关功能，有必要对其性能进行一系列　

优化．　

１　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ体系结构　

Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ体系结构是基于Ｗｅｂ服务提供者（Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）、Ｗｅｂ服务请求者（Ｗｅｂ　

Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｒｅｑｕｅｓｔｏｒ）、Ｗｅｂ服务注册代理（Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｒｅｇｉｓｔｒｙ）三种角色之间的交互构建的，其体系结构　

收稿日期：２０１１－０４－２２　

作者简介：韩双旺（１９７５一），男（汉族），甘肃庄浪人，天水师范学院物理学与信息科学技术学院，硕士，讲师，主要研　

究方向：ＧＩＳ与数据库技术．　

第３期　韩双旺：基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ性能的优化　

如图１所示¨　：　’　

服务提供者实现了Ｗｅｂ服务的定义，用Ｗｅｂ服　

务描述语言（Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　Ｌａｎｇｕａｇｅ，简称　

ＷＳＤＬ）对其进行描述，并在服务注册代理中使用　

查找ＷＳＤＬ，ＵＤＤＩ　发布ＷＳＤＬ，ＵＤＤＩ　

ＵＤＤＩ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：　

描述、发现和集成，即Ｗｅｂ服务注册规范）进行注册，　

服务绑定　

ＵＤＤＩ用于集中存放和查找ＷＳＤＬ描述文件，起着目　

录服务器的作用；服务的请求者利用服务注册代理查　

图１　ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ体系结构　

找所需的服务，当找到所需的服务时，服务注册代理　

Ｆｉｇ．１　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ａｗｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　

向其提供服务描述（ＷＳＤＬ），然后使用服务描述与服务提供者进行绑定，并调用相应的Ｗｅｂ服务，实现　

同服务提供者之间的交互．　．　

由此可见，一个Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的生命周期为　：（１）实现一个Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，使其能够接受和响应　

ＳＯＡＰ消息．（２）撰写～个ＷＳＤＬ文件用于描述此Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ．（３）将此ＷＳＤＬ发布到ＵＤＤＩ上．（　）其　

他的应用程序（客户端）从ＵＤＤＩ上搜索到相应的ＷＳＤＬ．（５）根据搜索到的ＷＳＤＬ，客户端可以编写程　

序调用相应的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ．　

２　基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ实现原理　

采用Ｂ／Ｓ三层结构，基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ实现原理如图２所示：　

Ｉ　ｊ曩曩　嚣露曩曩　嚣譬　曩熏黑露露夏　ｉ　ｉ　ｊ客户端谢览器　。　ｉ羹ｉＩ客户层　

－∽　一　．¨ｌ　飘　薯　稳　。００　一囊ｉ　仃，　百　

含Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ调Ｈ｛　Ｈ１ＴＰ响成ｆ禽育ｗｅｂ　Ｓｅ￣ｉｃｅｓ　

　。ｆ＿　臻疆薯　Ｉｓ墨　麓。　蠹Ｉ　

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应用逻辑埕　

ｉ　｛　ｊ实现（ｌ¨　　功　躺　西器　葡　ｉｉ　Ｉ　

薯薯毒譬麓　Ｓ磋埘服务器　

Ｌ

—　．一一一一　墨　塑墅　一～一一一一一　—Ｊ

ｊ

数据层　

图２基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩ￥实现原理　

Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｉｍｐｔｅｍｅｎｔａｉｔｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　０ｆ　ＷｅｂＧＩＳ　ｂａｓｅｄ　Ｏｎ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　

当用户在客户端浏览器指定地址之后，ＨｒＩ－Ｉ’Ｐ请求经由ＩＩｓ被传送蓟ＧＩＳ应用服务器，ＧＩＳ服务器通　

过对请求分析，调用ＧＩＳ应用服务器上实现ＧＩＳ功能的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ对数据库服务器上请求的数据进行　

ＳＱＬ查询，并生成相应的页面发送到客户端测览器，由客户端浏览器对其解释显示．如果对已定义的　

Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ进行发布和注册还可以实现本系统ＧＩＳ数据库服务器上数据资源的共享，也可以通过搜索　

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上已发布和注册的相关Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，通过对其引用而实现异地数据的集成．　

３４　中央民族大学学报（自然科学版）　第２Ｏ卷　

３　基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ性能的优化　

３．１　选择Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的颗粒度　

选择Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的颗粒度是提高基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ应用性能的主要手段．因为Ｗｅｂ　

Ｓｅｒｖｉｃｅ使用的传输协议为ＨＴＴＰ等，这些协议都是面向无状态的连接协议，每一个请求都要建立一个新　

的连接．因此Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的调用不能像数据库ＪＤＢＣ（ＯＤＢＣ）接口一样可以进行精细而复杂的方法调　

用，例如先获得Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，再获得结果集，然后一行一行获取结果．Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ比较适用于大颗粒度　

的应用，在一个调用中便获得所有的信息　．　

３．２　谨慎使用ＸＭＬ接口　

系统之间的接口可以使用ＸＭＬ，这样可以增加ＷｅｂＧＩＳ系统的灵活性；但不要使用ＸＭＬ作为　

ＷｅｂＧＩＳ系统内部的接口，因为这不会带来任何好处，所以应尽量使用二进制作为系统内部的接口，以　

避免不必要的ＸＭＬ文档的解析和校验；在处理ＸＭＬ的时候，尽快将ＸＭＬ转换成内部对象，ＸＭＬ的传递　

只会增加系统的开销　．　

３．３　压缩ＳＯＡＰ提高基于ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ的性能　

Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ使用和表现网络服务是通过ＳＯＡＰ（简单对象访问协议）甚至ＨＴＴＰ来实现的　’　，　

ＳＯＡＰ又是基于ＸＭＬ编码的，而ＸＭＬ文件是文本文件，因此ＳＯＡＰ消息也可以看作一个文本流．当网　

络传输的内容是文本流的时候，通过压缩，它的尺寸可以减少８０％…．这就意味着在客户端和服务器　

之间带宽的需求也可以减少类似的百分比，也意味着在网络上传输内容需要更少的时间，所以采用压缩　

ＳＯＡＰ的方法将会大大提高网络传输的效率，这对于使用ＳＯＡＰ通信的基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ应　

用程序来说，将会表现出更高的效率．　．　

３．４通过异步访问服务器端Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ中的Ｗｅｂ方法　

异步访问主要是针对Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ客户端所采用的．异步与同步的最主要的区别就是异步没有马　

上返回结果，而同步则是马上返回结果．但是实际上异步访问是大多客户端访问服务器的方法．异步　

访问在．ＮＥＴ中必须定义一个代理函数，通过代理函数来访问Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的Ｗｅｂ方法．从操作系统的　

角度上说，实际上就是开辟一个线程来访问服务器端的Ｗｅｂ方法．所以这样可以提高Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ客户　

端访问服务器端的Ｗｅｂ方法的性能…，从而提高基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ系统的性能．　

３．５　通过类型化数据集提高访问数据库性能　

类型化数据集是ＤａｔａＳｅｔ类的派生类，既然是派生类，那么也就继承了ＤａｔａＳｅｔ的所有方法、事件和　

属性．类型化数据集提供了强类型方法、事件和属性．这意味着可以按名称而不是使用基于集合的方　

法来访问表和列．这里指的强类型是指给出的一个ＸＳＤ文件，使用．ＮＥＴ附带的ＸＳＤ．ＥＸＥ工其生段　

类型ＤａｔａＳｅｔ．由于强类型ＤａｔａＳｅｔ中已经存有表的架构信息，所以将大大提高访问数据库的速度．如朱　

在Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ访问数据库的表时采用类型化数据集也将大大提高Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ访问数据库的性能　，　

由此改善和提高基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ系统的性能．　

３．６数据库优化　

由于ＧＩＳ中，除了属性数据，还有地历空间数据，所以数据库的访问速度也在很大程度上决定着基　

于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ的性能，对数据库的优化应该持续地测量和改进．通过添加索引、分表、缓存　

等优化措施都有可以对性能有一个大的提升．　

３．７使用缓存　

缓存是一种很容易访问的数据存储区，是计算机快速地再次取得数据的方式．其原理是将经常被　

访问的数据存储到计算机可以更快、更容易读取得位置　．缓存是一个信息容器，使得信息更容易被存　

取．有些信息是只读的，或者在一段时间内保持不变，就可以使用缓存．对ＷｅｂＧＩＳ来说，缓存技术极其　

第３期　韩双旺：基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＯｌＳ性能的优化　

重要，因为通过Ｉｎｔｅｍｅｔ传输数据的速度可能非常缓慢．通过缓存数据，基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的矢量　

ＷｅｂＧＩＳ的性能会得到极大提高．缓存位置有两种　：客户端和服务器端．浏览器缓存是在客户端进行　

的，所有数据都被存储在用户的计算机中，并由浏览器发起和管理．服务器端缓存由服务器使用服务器　

资源进行管理，缓存在服务器端，浏览器无法控制服务器端缓存．无论是客户端的缓存还是服务器端的　

缓存，都能大大提高ＷｅｂＧＩＳ系统的性能．　

３．８引用ＧＩＳ功能成熟的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ产品　

可以通过引用别人ＧＩＳ功能成熟的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ在实现异地数据的集成的同时来提高自己基于　

Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ的性能．　

４　结束语　

基于Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ实现的ＷｅｂＧＩＳ，可以通过增大Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ颗粒度，不使用ＸＭＬ作为ＷｅｂＧＩＳ系　

统内部的接口，压缩ＳＯＡＰ，通过异步访问服务器端Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ中的Ｗｅｂ方法，优化数据库，使用客户　

端和服务器端缓存等一系列优化措施来加快数据的访问速度，减轻网络传输负载，提高基于Ｗｅｂ　

Ｓｅｒｖｉｃｅ的ＷｅｂＧＩＳ　的性能．　

参考文献：　

［１］　［美］ＪＯＥ　ＭＡＲＴＩＮ，ＢＲＥＴＴ　ＴＯＭＳＯＮ．万松明，张滨义，译．循序渐进ＡＳＰ．ＮＥＴ教程［Ｍ］．北京：人民邮电出版　

社，２００２．　

［２］　ＣＨＲＩＳ　ＰＡＹＮＥ．赵斌，张滨义，董清波，译．ＡＳＰ．ＮＥＴ从入门到精通［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００２．　

［３］刘南，刘仁义．ＷｅｂＧＩＳ原理及其应用——主要ＷｅｂＧＩＳ平台开发实例［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２．　

［４］方子岩．ＧＩＳ与ＷｅｂＧＩＳ［Ｊ］．铁路航测，２００１，（４）：２．　

［５］张竞，吴健平．ＧＩＳ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ构建与应用［Ｊ］．地理信息世界，２００５，３（２）：４７—５１．　

［６］李强，魏峥，李素朵，等．ＡＳＰ．ＮＥＴ动态网页设计教程与上机实训［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００８．　

［７］　林少丹．基于ＤＯＴＮＥＴ的ＸＭＬ　ＷＥＢ　ＳＥＲＶＩＣＥ安全与性能优化［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｅｅｎ．ｎｅｔ／Ａｒｔｉｃｌｅ／ｋｆｙｙ／ｖｅ／　

ｊｓｚｌ／２００７０８／５９１０．ｈｔｍｌ，２００７，８．　

［８］　熊小华，王帅，宁爱兵．基于ｗｅｂ服务的大数据访问性能优化研究［Ｊ］．上海第二工业大学学报，２ＯＯ７，２４（４）：２７１—２７５．　

Ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＷｅｂＧＩＳ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　

ＨＡＮ　Ｓｈｕａｎｇ－ｗａｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｔｉａｎｓｈｕｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｓｈｕｉ　Ｇａｎｓｕ　７４１００１　Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＧＩＳ，ｈｕｔ　ａｌｓｏ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ　ｄａｔａ，ａ　

ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌａｒｇｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｄａｔａ，ＳＯ　ｗｅ　ｍｕｓｔ　ｃｏｎｓｉｄｅｒ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＷｅｂＧＩＳ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ‘ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ａ　ＷｅｂＧＩＳ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ　Ｃａｌｌ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　

ｏｆ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ，ｄｏ　ｎｏｔ　ｕｓｅ　ＸＭＬ　ａｓ　ｔｈｅ　ＷｅｂＧＩＳ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　ＳＯＡＰ，ａｎ　

ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｗｅｂ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　ｏｆ　ｓｅｒｖｅｒ—ｓｉｄｅ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄａｔａｂａｓｅ

，

ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　

ｃｌｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｅｒ　ｓｉｄｅ　ｃａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｓｐｅｅｄ　ｕｐ　ｄａｔａ　ａｃｃｅｓｓ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　

ｒｅｄｕｃｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｒａｆｉｆｃ　ｌｏａｄｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＷｅｂＧＩＳ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＷｅｂＧＩＳ；Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ＳＯＡＰ　

［责任编辑：关紫烽］