balčiūno egzaminas

III/Balciunas/Makefile

@@ -0,0 +1,4 @@
+all: egzaminas-2021-01-25.pdf
+
+%.pdf: %.tex
+	latexmk -shell-escape -g -pdf $<

III/Balciunas/egzaminas-2021-01-25.tex

@@ -0,0 +1,169 @@
+\documentclass{article}
+
+\usepackage[L7x,T1]{fontenc}
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage[lithuanian]{babel}
+\usepackage{hyperref}
+\usepackage{minted}
+\usepackage{tikz}
+\usetikzlibrary{positioning}
+
+\title{Žemėlapių naršyklės ir elektroninės paslaugos\\ \vspace{4mm} 
+Galutinis semestro egzaminas}
+
+\author{Motiejus Jakštys}
+
+\date{\today}
+
+\begin{document}
+\maketitle
+
+\section{Įžanga}
+
+Kaip pasufleruota užduotyje, pagrindinė problema yra bandymas atvaizduoti per
+daug duomenų vienu metu. Problemos sprendimas dvilypis: vartotojo sąsajoje ir
+"serverinėje" implementacijoje.
+
+Kaip pasufleruota užduotyje, sprendimas dvilypis: vartotojo sąsaja ir serverinis komponentas.
+
+\section{Sprendimas}
+
+Kadangi problema labai opi smulkiuose masteliuose, pirmiausia nuspręskime, kaip
+žemėlapį vaizduoti smulkiame mastelyje. Tai atsispindės ir GUI/UX, ir
+serveriniame sprendime.
+
+\subsection{Funkcionalumo keitimas, GUI/UX keitimas}
+\label{sec:ux}
+
+Jei vienoje vietoje (pvz., per 5\% ekrano ploto) yra daugiau, nei du objektai,
+juos agreguoti ir vietoj pačių objektų rodyti skaičių, kiek tame plote yra
+objektų. Tada priartinus tuos objektus jie natūraliai atsiskirs.
+
+Tai implementuojant reikia apgalvoti šiokias tokias išimtis: pvz., jei ekrane
+rodoma iš viso mažiau, nei X objektų (tarkime, 42), tuomet agregacijos daryti
+nereikia, ir rodyti viską taip, kaip buvo "senuoju būdu". Taip užtikriname, kad
+objektus, kad ir kaip arti vienas kito esančius, visada galėsime pamatyti
+pakankamai priartinę. Algoritmą, kaip tai padaryti, aprašome
+skyriuje~\ref{sec:backend}.
+
+\subsection{Žemėlapio vizualizacijos modifikavimo/optimizavimo priemonės}
+\label{sec:api}
+
+Šioje sekcijoje aprašome API dalį: į ką pakeisti milžinišką GeoJSON objektą,
+kad galėtume jį atvaizduoti?
+
+Pirmiausia, vartotojas į serverį turi siųsti savo matomo žemėlapio koordinates
+({\em extent}). Tada pagal tai serveris nusprendžia, kuriuos duomenis grąžinti
+tiesiogiai, kuriuos -- agreguotus. Taip kai kurie taškai lieka originalūs, o
+kai kurie dingsta, ir vietoje jų atsiranda "agreguoti".
+
+Agreguoti taškai -- GeoJSON objektai, tačiau su papildomu atributu, kad tai yra
+"virtualūs" taškai, ir nurodantys, kiek objektų savyje "slepia". Pvz.
+
+\begin{minted}{json}
+{
+  "type": "Feature",
+  "geometry": {
+    "type": "Point",
+    "coordinates": [24.3 55.68]
+  },
+  "properties": {
+    "aggregated": true,
+    "aggregate_count": 10
+  }
+}
+\end{minted}
+
+Paspaudus ant agreguoto komponento būtų patogu, jei atsirastų kitas langas su
+visais "slepiamais" komponentais, arba žemėlapis taip prisiartintų, kad
+pasirodytų visi to agreguoto vidiniai slepiami objektai.
+
+Grąžinus tik matomą dalį duomenų, serveris visada atsiųs pakankamai mažą kiekį
+GeoJSON objektų, kurie tikrai neapkraus naršyklės; taip vartotojo sąsaja bus
+sėkmingai naudotina ir smulkiuose, ir stambiuose masteliuose.
+
+\subsection{Esamų servisų modifikavimo ir/ar naujų kūrimo priemonės, įvardinant
+konkrečius servisus tipus/sprendimus ir juos trumpai pagrindžiant}
+
+Dėstytojo nurodymu, ArcGIS Online pakeičiame PostGIS duombaze ir serveriniu
+({\em back-end}) komponentu; žr. architektūros diagramą~\ref{fig:arch}.
+
+\begin{figure}[H]
+    \centering
+    \begin{tikzpicture}[thick]
+        \node at (0,4)[rectangle,draw=black,fill=yellow!20] (browser) {Naršyklė};
+        \node at (0,2)[rectangle,draw=black,fill=blue!20] (backend) {Serverinis komponentas};
+        \node at (0,0)[rectangle,draw=black,fill=blue!20] (gis) {PostGIS};
+        \draw [->] (browser) to (backend);
+        \draw [->] (backend) to (gis);
+    \end{tikzpicture}
+    \caption{Architektūros diagrama}
+    \label{fig:arch}
+\end{figure}
+
+Pakeitę ArcGIS į PostGIS, atsikratome dirbtinio 2000 objektų ribojimo ir
+aplikacijoje galime pasiimti tiek duomenų, kiek reikia. Šioje užduotyje taip
+pat tariame, kad visi, kas įrašinėja objektus, juos rašo į duombazę naudojant
+GIS įrangą, ir įrašymu mums rūpintis nereikia.
+
+Liko neišspręsta viena problema: kaip, turint tūkstančius objektų ir vartotojo
+"langą" (extent) grąžinti tinkamus PostGIS objektus? Logiką galima dėti į dvi
+vietas: arba duomenų bazę, arba pačią programą.
+
+\subsubsection{Duomenų bazė}
+\label{sec:db}
+
+Programuoti skirstymo duomenų bazėje yra paprasčiau, nei serveriniame
+komponente. Pavyzdinis, gana naivus, algoritmas, kurį galima parašyti naudojant
+plpgsql:
+
+\begin{itemize}
+    \item parinkti objektus, esančius rėme ({\em extent}).
+    \item padalinti rėmą į reikiamą skaičių dalių (aprašyta~\ref{sec:ux}). Rėmą
+        populiaru dalinti į šešiakampius arba kvadratus.
+
+    \item kiekvienai daliai grąžinti tikrus arba virtualius objektus
+        (aprašyta~\ref{sec:api}).
+
+    \item sukonstruoti GeoJSON objektą ir grąžinti vartotojui.
+\end{itemize}
+
+Nors išspręsti problemą duomenų bazėje yra paprasčiau kodo prasme, tačiau
+duomenų bazės apkrovimas bus didesnis ir kils su naršančiųjų kiekiu. Todėl
+ateityje, jei duomenų arba vartotojų bus dar daugiau, gali būti sunkiau
+optimizuoti algoritmus; naudojant tikrą programavimo kalbą (tarkime, C++ arba
+Go) daug paprasčiau optimizuoti ir užtikrinti norimą servisą augant vartotojų
+skaičiui.
+
+\subsubsection{Serverinis komponentas}
+\label{sec:backend}
+
+Algoritmas gali būti panašus į aprašytą~\ref{sec:db}. Tačiau kaip gauti
+duomenis?
+
+Kadangi objektų kiekis -- tik dešimtys tūkstančių, visus duomenis lengvai
+galima laikyti atmintyje ir serveriniame komponente analizę leisti su kiekviena
+užklausa iš naujo. Duomenis atsisiųsti iš duomenų bazės galima reguliariai,
+tarkime, kas kelias sekundes ar minutę: taip duomenų bazės apkrovimas bus
+minimalus, ir nekils didėjant skaitytojų kiekiui (didės rašančiųjų kiekiui, bet
+tokių paprastai būna daug mažiau).
+
+Kaip minėta anksčiau, serveriniame komponente lengviau užtikrinti, kad servisas
+veiks gerai ir su dideliais apkrovimais, ir nereikės didinti duomenų bazių
+galingumo, kas paprastai yra brangiau ir/arba sudėtingiau, nei aplikacijos.
+
+Jei apkrovimai smarkiai didėja, reikia analizuoti ir tobulinti algoritmą.
+Kelios idėjos optimizacijai:
+
+\begin{itemize}
+
+    \item apskaičiuoti generalizacijas iš anksto kiekvienam įmanomam masteliui
+        ir atėjus užklausai, tiesiog pasiimti jas iš atminties.
+
+    \item išankstinės optimizacijos, jei skaičiuojamos ne kiekvienos užklausos
+        metu, gali būti leidžiamos ir į duomenų bazę: taip DB apkrovimas
+        nesikeičia su naršančių vartotojų kiekiu.
+
+\end{itemize}
+
+\end{document}