GEOPORTAL SİSTEMLERİNDE GRID VE CLOUD COMPUTING TEKNOLOJİLERİNİN KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI Fatih SARI 1 1 SÜ, Selçuk Üniversitesi, Harita Müh. Bölümü, Selçuklu 42250 Konya, fatihsari@selcuk.edu.tr ÖZET Bu çalışmada her iki sistemin sağladığı avantajlar değerlendirilerek gerçekleştirilecek ulusal ölçekte GeoPortal sistemlerinin kurulması açısından kazandırdıkları incelenmiştir. Teknolojilerin GeoPortal sistemlerinde uygulanabilirliği, GeoPortal sistemi çalışma prensipleriyle karşılaştırılarak ortaya konulmuştur. GeoPortal sistemleri tarafından sunulan konumsal verilerin büyüklüğü ve kullanıcı sayısının fazlalığı nedeniyle bu teknolojilerin sistem çalışmasına ve kurulmasına büyük katkı sağlaması düşünülmektedir. GeoPortal sistemlerinde grid computing kullanımı ile sisteme bağlı tüm bilgisayarlar üzerinde işlemlerin yapılması suretiyle çok daha hızlı gerçekleştirilebilmekte böylece büyük sunucu sistemlerinin kurulması önlenebilmektedir. Cloud computing teknolojisi ile de kullanıcılara yazılım kurmayı gerektirmeden konumsal veriyi işleyebilecekleri araçlar sunulması hedeflenmektedir. Her iki teknolojinin de içinde bulunduğu bütünleşik GeoPortal sisteminin detayları ve işlem adımları açıklanarak tüm sistem yapısı bu çalışmada incelenerek öneriler ve bulgular paylaşılmıştır. Anahtar Sözcükler: Web/Internet CBS, Açık kaynak kodlu CBS, Uygulama geliştirme, Cloud bilişim, Grid tekniği ABSTRACT A RESEARCH ON AVAILABILITY OF GRID AND CLOUD COMPUTING TECHNIQUES WITHIN GEOPORTAL SYSTEMS In this study, Grid and Cloud Computing technologies are investigated for the purpose of constituting GeoPortal systems in national scales and advantages are shared. Availability of technologies are examined by comparing GeoPortal system structure. Because of GeoPortal systems have large amount of users, it is expected to be useful for GeoPortal systems considering the size and quantity of spatial data. Grid computing is providing faster processes by using the computers hardware which are connected to the Grid system.thus Grid systems prevents establishing powerful and expensive server systems. Cloud computing technology is providing a software structure to users and it is expecte to serve software based applications of GeoPortal systems. The details and entire system structure is examined and suggesitons are shared. Keywords: Web/Internet GIS, Open Source GIS, Application Development, Cloud Computing, Grid Computing 1. GİRİŞ Günümüzde bilgisayar ve internet teknolojilerinde yaşanan gelişmeler, kullanıcıların anlık bilgiye ulaşma ihtiyaçları ve işlem kapasitelerinin artması, servis sağlayıcılarını ve uygulama geliştiricilerini yeni yöntemler geliştirmeye yönlendirmiştir. İnternet bağlantı hızlarındaki kayda değer gelişmeler, tüm dünyadaki organizasyonları ve kullanıcıları birbirlerine bağlamakta ve her alandaki işlemlerin yapılabilmesini sağlamaktadır. Bilgisayar donanım kapasiteleri arttıkça gerçekleştirilebilecek işlem sayısı ve kapasitesi doğru orantılı olarak artmaktadır. Her bir organizasyon ve şirket yapmakta oldukları işlemler için bilgisayar ağı ve sunucu kurmaktadırlar. Kullanıcıların işlemlerini yöneten ve birbirleri ile bağlantısını sağlayan yapı sayesinde gerekli işlemler sunucular üzerinde yapılarak kullanıcıya sunulmaktadır. Ancak her bir şirket veya organizasyonun kendine ait sunucu kurması ve yönetmesi zaman alıcı bir işlem olmaktadır. Ayrıca çok kapasiteli işlemlerin yapılması amacıyla sunucuların kurulması maliyet açısından da önemli bir yük getirmektedir. Günümüzde bu tür dezavantajların kaldırılması amacıyla bazı teknolojiler geliştirilmiştir. Grid ve Cloud computing olarak adlandırılan bu teknolojiler, internet üzerinden işlem yapmak ve uygulama geliştirmek için ortam sağlamaktadır. GeoPortal sistemleri, konumsal verilere erişim ve kullanıcıların konumsal veriler ile etkileşimli çalışabilmesini sağlamak amacıyla oluşturulan web ara yüzleridir. GeoPortal sistemleri çok sayıda kullanıcıya sahip olan ve dağıtık veritabanlarındaki verileri görselleştiren sistemlerdir. Ayrıca sistem tasarımına bağlı olarak kullanıcıların konumsal veriler ile ilgili işlemleri yapmasını sağlamaktadır. Ancak çok fazla kullanıcıya sahip olan GeoPortal sistemleri, tek bir sunucu üzerinden çalıştırıldığında tüm işlemlere cevap vermesi zorlaşmaktadır. Verilerin depolanması, işlemlerin gerçekleştirilmesi ve diğer konumsal veri ile yapılacak işlemlerin kullanıcılara sunulması tek bir sunucu için oldukça zor bir hale gelmektedir.
Bu çalışmada GeoPortal sistemlerinin Grid ve Cloud Computing teknolojileri ile çalışma prensibi açısından benzerliğinden yola çıkılarak genel yapı ortaya konulmuştur. GeoPortal sistemlerine uygulanacak olan Grid ve Cloud Computing teknolojileri ile elde edilecek kazanımlar belirlenmiştir. 2. GRID VE CLOUD COMPUTING Grid computing, dağıtık ve paralel çalışan yüksek performanslı bilgisayarların belirli özelliklere sahip donanımlarla ortak çalışması olarak adlandırılmaktadır (URL 1). Grid Computing işlem kaynaklarını, depolama birimlerini, iletişim kaynaklarını, yazılımları ve bilgi altyapılarını ağa bağlı tüm bilgisayarlara paylaştıran bir sistemdir (Foster ve Kesselman, 1999), (Xiao ve Fu, 2003). Temel olarak yapılacak işlemleri ağa bağlı tüm bilgisayarların donanım özelliklerinden yararlanılarak yapılmasını sağlayan bir sistemdir. Ağa bağlı istemci bilgisayarlar, isteğe göre Grid ağına dahil edilebilmekte ve donanım özelliklerinin ne kadarının kullanılabileceği belirlenebilmektedir. Böylece çok daha az kapasiteli bir sunucu, çok büyük performanslarla ve hızlarla çalışabilmektedir. Ağa bağlı bilgisayar sayısı arttıkça yapılacak olan işlemlerin süresi de kısalmaktadır. Şekil 1 de Grid Computing şeması görülmektedir. Şekil 1: Grid Computing İnternet teknolojileri içerisinde Cloud computing yeni bir yapı olarak karşımıza çıkmaktadır (URL 2). Cloud computing tekniği, ağ üzerinde kullanıcıların işlemlerini yapabilmesine olanak veren servisleri oluşturmaktadır. Yazılım ve donanım olarak sağlanan servisler, servis sağlayıcısının izinlerine bağlı olarak kullanıcılara açılmaktadır. Google firmasının Cloud computing üzerine Google Map API ve Google Docs şeklinde servisleri bulunmaktadır. Cloud Computing tekniğinin avantajlarından birisi, kullanıcıların yazılım ve donanıma sahip olmadan servislerden yararlanabilmesidir. Özellikle sunucu sahibi olmadan Cloud içerisindeki sunuculardan yararlanılmaktadır. Kullanıcılar genel olarak Cloud tekniğinden depolama, işlem, yazılım ve sunucu platformu olarak yararlanabilmektedir. Şekil 2 de Cloud Computing çalışma prensibi görülmektedir. Şekil 2: Cloud Computing
2. GEOPORTAL, GRID VE CLOUD COMPUTING GeoPortal teknolojileri, kullanıcıların konumsal veriler ile işlem yapabilmesini sağlayan ve web üzerinden çalışan sistemler olduğundan dolayı ağ üzerinden iletişim prensibine dayanmaktadır. GeoPortal sistemleri, çok kullanıcılı sistemler olup, işlem kapasitesi ve sayısı kullanıcı sayısı ile doğru orantılı artmaktadır. İhtiyaçlara cevap veren ve ulusal ölçekte çalışan GeoPortal sistemleri tasarımında hız ve performans önemli bir konu haline gelmektedir. Bu kapsamda Cloud ve Grid teknolojileri GeoPortal sistemleri ile entegre edilerek performans ve hız artırımı mümkün hale gelmektedir. Cloud Computing açısından GeoPortal sistemlerinde en önemli konu güvenlik ve izinlerdir. Cloud ortamında konumsal verilerin sunulması ve üzerinde işlemlerin yapılması bazı güvenlik sorunlarına yol açmaktadır. Cloud ortamında verilerin nerede depolandığı ve güvenlik açısından teknik özellikler bilinememektedir. Bu nedenle kullanıcıların sunucu ile etkileşimli olarak çalışabilmesi mümkün olmamaktadır. Ancak güçlü sunucular kurmak, beraberinde büyük oranda bakım ve servis maliyeti getireceği göz önüne alındığında GeoPortal sistemlerinde konumsal veri ile yapılacak CBS fonksiyonlarında büyük oranda katkı sağlamaktadır. Cloud ortamında tasarlanacak ve kullanıcılara servis edilecek format dönüşümleri, bazı konumsal analizler ve coğrafi dönüşüm işlemleri, güvenlik açısından sorun teşkil etmeyeceği gibi büyük oranda hızlı bir işlem ortamı sağlamaktadır. Ayrıca mobil uygulamalarda, anlık güncellemenin gerektiği gösterimlerde ve konumsal verilerin temsil edildiği biçimlerin (GML, XML, JSON, CSV, vb,) elde edilmesinde genel olarak Cloud bilişim tekniği önemli kazançlar sağlamaktadır. GeoPortal sistemlerinde kullanıcıların sadece verileri görüntülemekten öte, konumsal veriler ile ilgili işlemleri yapabilecekleri bir platform olarak tasarlanması durumunda, tüm işlemlerin tek bir sunucu üzerinde yapılması istenilen performansı sağlamamaktadır. Bu nedenle işlemlerin belirli parçalar haline tasarlanarak her bir işlemden sorumlu bir sunucu veya Cloud ortamı tasarlanarak büyük oranda hız artışı sağlanabilmektedir. Ancak hangi servislerin ve fonksiyonların Cloud üzerinde tasarlanacağı GeoPortal sistemleri açısından önem arz etmektedir. Cloud tekniğinin bir avantajı da kullanıcılara depolama alanı sağlamasıdır. Özellikle katalog GeoPortal uygulamalarının tasarlanmasında, konumsal verilere ait metaveri dosyalarının hazırlanması ve depolanması işlemi farklı depolama birimleri kullanılarak çok daha hızlı bir şekilde kullanılabilir olmaktadır. Ayrıca raporlama, çıktı ve analiz gibi fonksiyonlar, Google Docs benzeri bir uygulama ile kullanıcılara sağlanabilmektedir. Cloud ortamında tasarlanacak olan yapı ile kullanıcıların ek yazılımlar kurmadan işlemleri gerçekleştirmesi sağlanabilmektedir. Genel olarak Cloud tekniği GeoPortal sistemlerinde, yazılım gerektiren işlemlerin kullanıcılar tarafından yazılım kurmadan yapılmasını sağlamak amacı ile oluşturulması en uygun yapı olarak karşımıza çıkmaktadır. Şekil 3 te GeoPortal sistemleri ile Cloud Computing ilişkisi görülmektedir. OGC Requests Storage GEOPORTAL CLOUD Conversions CLIENTS Catalogue Data Functions Şekil 3: GeoPortal ve Cloud ilişkisi Grid teknolojileri ise GeoPortal sistemleri açısından çok daha uygun bir yapı sunmaktadır. Grid teknolojilerinde temel yapı, ağı paylaşan bilgisayarların işlem kapasitelerinin sisteme dahil edilerek işlemlerin çok daha hızlı bir şekilde yapılabilmesini sağlamaktır. GeoPortal sistemleri çok kullanıcılı sistemler olduğundan dolayı çok kapasiteli olmayan bir sunucu ile işlemler kolaylıkla yapılabilmektedir. Özellikle karmaşık CBS analizlerinin yapılmasını sağlayan GeoPortallar, çok sayıda konumsal veri kataloğu içeren ve konumsal veriler ile etkileşimli çalışılabilmesini sağlayan GeoPortal sistemlerinde hız önemli bir konu haline gelmektedir. Bütün GeoPortal kullanıcılarının aynı anda karmaşık CBS analizlerini gerçekleştirdiği düşünülürse tek bir sunucunun bu işlemlere yanıt vermesi mümkün olamamaktadır.
Ancak Grid Teknolojisinin entegre edilmesi ile birlikte yapılacak işlem parçacıkları tüm ağ üzerindeki bilgisayar işlemcilerinin kullanılmasını sağladığından, analizlerin hızlı bir şekilde yapılabilmesi sağlanabilmektedir. Genel olarak Grid teknolojisi, var olan sistemin performansını arttırmaya yönelik olduğundan dolayı herhangi bir güvenlik problemine yol açmamaktadır. Dolayısıyla konumsal verilerin yayınlandığı, analizlerin yapıldığı, kullanıcılara konumsal veriler ile yapılabilecek ek fonksiyonların sağlandığı GeoPortal sistemlerinin yayınlandığı sunucular üzerine kurulacak Grid teknolojisi, hem maliyet hem de hız açısından büyük bir kazanç sağlamaktadır. GeoPortal sistemlerinde kullanıcıların kurum veya organizasyonlarda kullanılan sabit bilgisayarlar olduğu göz önüne alındığında, ağda paylaşılacak olan bilgisayarların özelliklerinin bilinmesinde büyük bir katkı sağlamaktadır. Böylece GeoPortal sistemindeki kullanıcı sayısı ve bilgisayar özelliklerine göre işlemlerin yapılma zamanı ve sistem performansı büyük oranda bilinebilmektedir. Ayrıca kurumlarda oluşturulan sunucularda Gride dahil edilerek sistem performansını arttırmak mümkündür. Grid teknolojisinin GeoPortal sistemlerinde en öne çıktığı konu, web üzerinden gelişmiş konumsal analizlerin yapılabilmesine olanak verecek performans artışıdır. Şekil 4 te GeoPortal ve Grid Computing ilişkisi verilmektedir. Analysis Metadata Symbology GEOPORTAL Attribute View Query Server A B C D Grid Clients 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Şekil 4: GeoPortal ve Grid Computing SONUÇ VE ÖNERİLER Gelişen teknoloji ve bilgi sistemleri alanındaki gelişmelerin GeoPortal sistemi kurulmasının önemi anlaşıldıkça uygulanabilirliği artmaktadır. Yeni nesil teknolojilerden olan Grid ve Cloud Computing teknikleri, GeoPortal alanında birçok problemin çözümünü sağlamaktadır. Çalışma prensipleri incelendiğinde özellikle Grid Computing teknolojisinin GeoPortal sistemlerine yatkınlığı söz konusudur. Kullanıcılara konumsal veriler ile yapabilecekleri işlemleri sağlayan GeoPortal sistemlerinde en önemli konu olan hız ve performans, Grid teknolojisi sayesinde çözülebilmektedir. Günümüzün en önemli hedeflerinden olan ulusal ölçekte GeoPortal oluşturulmasına önemli kazanımlar sağlayacak olan Grid teknolojisi, GeoPortal tasarımının da göz önüne alınması gerekmektedir. Cloud computing teknolojisinde genel kapsam olarak bazı güvenlik açıklarının olması ve GeoPortal sistemlerindeki verilerin yayınlanmasında teknik zorluklar oluşturmasından dolayı daha çok çıktı ve raporlama gibi yazılım gerektiren fonksiyonlarda kullanılması önerilmektedir. Tamamen Cloud ortamında çalışan bir GeoPortal sistemi ihtiyaçlara cevap vermezken, ek özelliklerin sisteme entegrasyonunda uyum problemlerine yol açabilmektedir. Günümüzde çok sayıda uygulanan grid computing teknolojisi ile GeoPortal sistemlerinin daha sağlıklı çalışması mümkün olacaktır.
KAYNAKLAR Foster, I., Kesselman, C., The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San Francisco, CA, 1999. Xiao, N., Fu, W., (2003). SDPG: spatial data processing grid, Journal of Computer Science & Technology 18 (4), 523 531. URL 1 Grid Technology, Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/grid_computing (27.08.2013).