Eine objekt-orientierte Datenverwaltung für eine verteilte Visualisierungsumgebung

Abstract

Visualisierungssysteme die mit den großen Datenmengen arbeiten, die heute bei numerischen Simulationen anfallen, müssen mit diesen Daten effizient umgehen können. In dieser Arbeit werden die Anforderungen untersucht, die an die Datenverwaltung eines solchen Visualisierungssystems gestellt werden, das für die Darstellung der Ergebnisse komplexer numerischer Berechnungen nötig ist. Dazu werden diese Anforderungen anhand eines heute in der Industrie üblichen Falles skizziert und auf ihre Auswirkungen bei der Visualisierung hin beleuchtet. Anschließend werden die Systemarchitektur des Visualisierungssystems COVISE sowie die es direkt beeinflussenden Systeme kurz vorgestellt. COVISE dient als Prototyp, innerhalb dessen die meisten der in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte realisiert sind. Anschließend werden einige verbreitete Visualisierungssysteme anhand der anfangs festgestellten Anforderungen auf ihre Datenverwaltung hin analysiert und dem in COVISE realisierten Konzept gegenübergestellt. Im darauffolgenden Kapitel werden diese Konzepte ausführlich vorgestellt. Die verteilte Datenverwaltung steht dabei im Mittelpunkt: es wird beschrieben, wie der Datenaustausch zwischen den Modulen realisiert ist, sowohl im lokalen Fall, als auch im Fall einer verteilten Anwendung. Die Vorteile dieses Ansatzes und die nötigen Mechanismen um einen eindeutigen Datenzugriff in einem verteilten System sicherstellen zu können werden dargelegt. Den Datenobjekten kommt in diesem Zusammenhang eine Schlüsselrolle zu. Die für die Handhabung der Berechnungs- und Geometriedaten wichtigen Strukturen werden entwickelt und die passenden Hierarchien dargestellt. Im Hinblick auf die Nutzung dieser Datenobjekte durch die Module werden die Handhabung der Datenobjekte und die Zugriffsmechanismen beschrieben. Dabei werden auch die Möglichkeiten diskutiert, Datenobjekte persistent zu gestalten oder zu partitionieren.

Visualisation systems that work on large amounts of data, as the ones produced by numerical simulations, must deal with this data efficiently. In this thesis the requirements will be examined that the data management of such a visualisation system must fulfill in order to perform the visualisation of the results of complex numerical simulations. These requirements are assessed for a standard application case of todays industry and will then be viewed under the aspect of their effect on the visualisation. Next the system architecture of the COVISE visualisation system and the systems that influenced its development will be presented. COVISE serves as a prototype that is used to implement most of the concepts presented in this work. In addition several widely used visualisation systems will be analysed according to the initially defined requirements for the data management. This will be compared to the concept that has been realised in COVISE. These concepts will be presented in detail in the following chapter. Here the focus is on the distributed data management: it is described how the data exchange between the modules is realised, for the local case as well as for a distributed scenario. The advantages of this approach will be explained as well as the necessary mechanisms to assure an unambiguous data access in a distributed system. In this context the data objects play a key role. The structures that are important for the management of the computational and geometrical data are developed and the corresponding hierarchies are shown. With regard to the use of these data objects through the modules the handling and the access mechanisms are described. Here also possibilities are discussed to make data objects persistent or to partition them.