C’est quelque chose que j”avais envie de faire depuis longtemps et que… je n’ai toujours pas fait. Mais fort heureusement j’ai découvert que quelqu’un d’autre s’en était chargé : http://www.spatialserver.net/osgis/.
C’est plutôt complet, un peu aride diront les esthètes, mais c’est surtout mis à jour régulièrement.
Merci à Stephan Steiniger pour cette réalisation fort utile.
Malgré des rengaines récurrentes tendant à confondre logiciel libre et logiciel gratuit (ou Free Software et freeware, l’anglais étant encore plus ambigu que le français en la circonstance), un exemple récent illustre qui si la question du coût logiciel ne peut être évacuée, elle n’est pas centrale dans la problématique OpenSource.
L’association (”educationnal charity” en anglais, à but non lucratif donc) Oxford Archeology vient d’être notifiée par ESRI qu’elle ne pouvait plus se prévaloir des remises “éducation” pour ses licences ArcGIS car les associations étaient désormais exclues de ce périmètre. L’association, qui utilise 60 postes de travail sous ArcGIS, verra ses licences actuelles désactivées à la fin du mois (!), à moins de s’acquitter des tarifs “standard” d’ici là. Comme Oxford Archeology n’a pas les moyens de poursuivre avec ESRI, elle réfléchit à un basculement vers des solutions OpenSource. Question de coût donc ? Pas que. Car des logiciels propriétaires plus abordables pourraient être envisagés. Mais question de liberté surtout. Car tout autre logiciel propriétaire, s’il pourrait alléger les coûts, ne changerait pas la situation de base : la totale dépendance de l’utilisateur vis-à-vis de la politique commerciale (tarifs, conditions d’utilisation) et industrielle (mises à jour, correctifs, support…) de son éditeur, donc la subordination de son activité, et partant de là de son coût de revient et de sa productivité, à un tiers.
L’OpenSource a une approche inverse : mettre à la disposition de tous des outils informatiques et des ressources permettant à chacun d’être indépendant, autonome et libre dans leur utilisation :
“Free software is software that gives you the user the freedom to share, study and modify it. We call this free software because the user is free.” (Free Software Foundation)
Cela a parfois un coût aussi, direct ou induit, mais c’est celui de la liberté.
PS : ESRI a trouvé bon de faire remarquer à Jo Cook, auteur de l’article sus-mentionné dans son blog personnel, que les négociations en cours pourraient se trouver compromises par les propos tenus dans son blog. Liberté je vous dis !
Suite au commentaire de l’article précédent par Thomas Bonfort , principal maître d’oeuvre de l’intégration d’AGG dans MapServer, j’ai refait les tests avec la version trunk de MapServer, future version 5.1…
Ce qui nous donne (accrochez-vous…):
Les performances ont donc été multipliées par 12 (!!!), et sont désormais nettement supérieures à celles de Mapnik pour les gros jeux de données (mais très comparables sur les petits volumes).
Thomas indique également la prochaine possibilité de tracer des traits plus fins dans le rendu AGG, comme c’est déjà le cas pour Mapnik.
Toutes nos félicitations à l’équipe de développement de MapServer et particulièrement à Thomas Bonfort donc, pour cette significative amélioration des performances.
La récente adoption du format AGG par MapServer (depuis la version 5) l’a doté d’une qualité de rendu qui lui a longtemps fait défaut.
Côté rendu, MapServer a ainsi rejoint une solution plus récente, encore mal documentée, mais prometteuse : Mapnik. Bibliothèque C++ avec une API en python, celle-ci a fait de la qualité graphique une de ses priorités. Elle intègre donc également la bibliothèque AGG (AntiGrainGraphics) permettant de lisser les PNG.
Autant le dire tout de suite, les images produites sont strictement identiques, au pixel près ! Cependant, côté performances, Mapnik est un peu plus intéressant, comme en témoigne ce petit test réalisé sur une machine tout ce qu’il y a de standard pour générer l’image des communes de la pointe du Finistère ci-dessus :
Mapnik s’acquitte donc de la tâche en 1/3 de temps en moins, pour un résultat, rappelons-le, strictement identique. On retrouve un écart d’autant plus significatif que le jeu de données est important. Sur la France entière, communes BDCarto(c) :
C’est preque un facteur 2 qui sépare les deux applications. Alors, MapServer K.O. debout ? Pas si sûr, car le rendu AGG étant souvent utilisé dans un contexte de tuilage et de cache disque (voir par exemple OpenStreetMap) le temps de génération a certes une importance mais pas de manière aussi critique que sur du rendu “live”. L’AGG est un peu trop lent pour être utilisé dans un tel contexte, et il faut souvent se contenter dans ce cas d’une simple rendu PNG standard. Mais les performances sont alors exceptionnelles :
6 dixièmes de seconde pour dessiner les 36500+ communes de France en 600 x 600, c’est remarquable, et peut tenir la dragée haute à bien des SIG desktop (faites vos tests…). Mapnik ne fonctionnant qu’en mode AGG, il ne peut atteindre de tels résultats. De sorte que son rayon d’action se trouve fortement réduit, à la différence d’un MapServer avec lequel on peut jouer avec les différents formats de sortie pour optimiser le rendu ou la rapidité selon les besoins, l’échelle, la couche, le contexte (visualisation / impression) etc.
TileCache est un logiciel qui permet de créer un cache local d’une ressource WMS locale ou distante (du point de vue d’un serveur), afin d’en optimiser l’accès. Il est d’une simplicité déconcertante et d’une efficacité redoutable. Si l’installation et la mise en route sont faciles, il faut quand-même faire quelques réglages pour obtenir des performances optimales. Je vous propose donc un petit résumé de ces étapes, inspiré d’un tutoriel en anglais et de mon expérience personnelle.
L’installation
Simplissime ! Récupérez une archive des sources sur le site de tilecache (http://www.tilecache.org/), et décompressez-la dans un répertoire publié sur le web (/tilecache dans ce qui suit).
Autorisez l’exécution des cgi pour ce répertoire :
<Directory /usr/local/apache2/htdocs/tilecache>
AddHandler cgi-script .cgi
Options +ExecCGI
</Directory>
Editez le fichier tilecache.cfg et spécifiez un répertoire de stockage des dalles, par exemple :
base=/usr/local/apache2/htdocs/tileFolder
(NB : ce répertoire doit exister et être accessible en écriture à l’utilisateur apache).
Vous pouvez déjà tester en chargeant la page http://nom_du_serveur/tilecache/. Vous devriez voir apparaître une interface OpenLayers avec une carte du monde. Vérifiez le contenu de votre répertoire de stockage, vous devriez y voir un sous-répertoire « basic », nom de la couche WMS chargée par défaut, contenant des sous-répertoires numérotés.
Arrivé là, vous êtes déjà en train de mettre en cache les couches WMS que vous exploitez. Le reste n’est donc plus qu’une question d’optimisation.
La configuration des ressources WMS.
Vous avez sans doute d’autres données à exploiter que les données proposées par défaut. Pour cela, il faut rajouter ces entrées dans le fichier tilecache.cfg, en commençant par le nom de la ressource (layername) entre crochets. A noter que le nom que vous donnez à la ressource est complètement libre, mais que c’est lui que vous devrez utiliser lors des appels à TileCache, depuis OpenLayers par exemple. Voici un exemple complet de configuration d’une ressource :
[geosignal]
type=WMS
url=http://www.geosignal.org/cgi-bin/wmsmap
bbox=-50000,1200000,1400000,2700000
extent_type=loose
extension=png
layers=RASTER4000K,RASTER1000K,RASTER500K,RASTER250K,\
RASTER100K,RASTER50K,RASTER25K,RASTER5K
resolutions=2116.666666667,1058.333333333,529.166666667,\
264.583333333,132.291666667,66.145833333,26.458333333,\
13.229166668,6.614583334,2.645833334,1.322916667
levels=11
srs=EPSG:27572
La pluplart des paramètres sont facilement compréhensibles. Après la bbox cependant, on trouve un extent_type=loose. Il sert à autoriser la création de dalles en dehors de la bbox. Pratique pour éviter les dalles roses dans OpenLayers, quand l’étendue de la carte est plus grande que celle de votre ressource. L’omettre pour forcer les requêtes à se situer dans la bbox. Quant aux résolutions, c’est une manière d’exprimer les échelles. On peut les calculer assez facilement (hmmm…) : les dalles par défaut font 256×256 px. Si les images issues du serveur WMS sont en 96 dpi, chaque dalle fera donc (256/96) = 2,666666667 pouces, soit 2,666666667 x 2.54 = 6,773333333 cm. Au 100000e, cela représente donc 6773,333333 mètres, ce qui ramène à (6773,333333/256) = 26,458333333 m/pixel. La résolution pour le 100000e est donc de 26,45833333, et on peut alors facilement calculer les autres par simple péréquation.
Une autre option peut s’avérer utile, c’est metaTile=true. Elle permet d’envoyer des requêtes sur de larges extents, qui sont ensuite redécoupées en 256 x 256. C’est pratique à plus d’un titre. D’une part c’est souvent plus rapide de faire une requête que 25 (la metaTile fait 5 x 5 dalles de base par défaut), même si l’image est plus grosse. D’autre part ça diminue le problème du chevauchement des labels entre dalles contigües, puisque cet effet de bord n’apparaît plus désormais qu’en frontières des grandes tuiles, donc 5 fois moins souvent (20 faces externes au lieu de 100). Elle nécessite cependant l’installation (si ce n’est pas déjà le cas) de la librairie Image de Python (http://www.pythonware.com/products/pil/) qui fait le travail de découpe. Malheureusement, elle ne gère pas les PNG entrelacés, et cette option ne pourra donc pas fonctionner si la ressource WMS diffuse ses images dans ce format. Pour MapServer, il faut ajouter un FORMATOPTION “INTERLACE=OFF” dans la définition de l’outputformat PNG.
Optimisation 1, utiliser mod_python.
TileCache est un programme en python, configuré par défaut pour être exécuté en mode cgi, c’est-à-dire qu’Apache charge à chaque requête l’exécutable python qui traite le fichier tilecache.cgi. C’est un peu lent. Il vaut mieux charger python dans Apache avec mod_python (à activer dans la liste des modules du httpd.conf, ou à compiler et installer directement) car le fichier est alors directement interprété par l’extension python d’Apache, résidente en mémoire.
Donc ajoutez à votre fichier httpd.conf :
LoadModule python_module modules/mod_python.so
Pas de tilecache.py dans votre répertoire tilecache ? Il suffit en fait de renommer le fichier tilecache.cgi en .py . Il faut par contre aussi adapter votre httpd.conf. La configuration du répertoire tilecache devient :
<Directory /usr/local/apache2/htdocs/tilecache>
AddHandler python-program .py
PythonHandler TileCache.Service
PythonOption TileCacheConfig /usr/local/apache2/htdocs/tilecache/tilecache.cfg
</Directory>
Petite précaution : maintenant que python et tilecache.py sont résidents en mémoire, il vous faudra redémarrer Apache à chaque modification du fichier de configuration de TileCache, qui est devenu une sorte de prolongement d’Apache… Il vaut donc mieux avoir bien configuré toutes ses ressources avant cette étape.
Comparez à présent le fonctionnement de votre TileCache, les performances devraient être sensiblement supérieures.
Optimisation 2, pré-remplir le cache.
L’intérêt de cette étape dépend du nombre d’échelles de vos données WMS, ainsi que de leur utilisation. Inutile de pré-générer la France au 5000e si peu d’utilisateurs s’en servent. Mais il est souvent agréable d’avoir les 2-3 premiers niveaux pré-générés. Pour ce faire, utilisez le petit programme tilecache_seed.py ainsi :
python tilecache_seed.py ‘url_du_serveur_WMS’ nom_de_la_ressource niveau_de_depart niveau_de_fin
ce qui donne pour notre ressource définie plus haut :
python tilecache_seed.py ‘http://www.geosignal.org/cgi-bin/wmsmap’ geosignal 0 2
Cela générera toutes les dalles pour les niveaux 0,1 et 2 de la ressource « geosignal », soit les trois premières résolutions décrites dans le fichier tilecache.cfg. Il faut bien veiller à utliser le même nom de ressource que dans le tilecache.cfg.
Une fois la pré-génération réalisée, l’affichage sur ces premiers niveaux devrait être beaucoup plus fluide.
Optimisation 3, forcer le cache client.
Vous remarquerez toutefois qu’en revenant sur un niveau de zoom déjà consulté, les images sont le plus souvent rechargées depuis le serveur. Dommage puisqu’elles sont déjà dans le cache client. Mais celui-ci (le navigateur) ne sait pas qu’elles sont encore valides. Il faut donc l’aider à le savoir. Pour ce faire, il faut utiliser le module Apache mod_expires. Il n’est pas chargé par défaut, mais peut l’être facilement en dé-commentant ou ajoutant un LoadModule mod_expires dans le httpd.conf si vous avez un version packagée. Par contre, si vous avez compilé Apache vous-même, il faudra le recompiler avec les options –enable-headers –enable-expires. Oui, j’aurais pu le dire avant… Mais Apache est votre ami, lors d’une réinstallation, le make install n’écrase que les exécutables et préserve le fichier de configuration, les modules et le contenu de cgi-bin. Donc tout va bien.
Une fois l’installation réalisée, il faut régler la durée de mise en cache dans la configuration Apache du répertoire tilecache. Rééditez donc à nouveau le httpd.conf et ajoutez dans la section Directory concernant tilecache :
ExpiresActive on
ExpiresDefault “access plus 6 months”
La durée de mise en cache peut se régler finement. Voir la documentation du module Expires pour cela. Tout dépend de la durée de vie des données sources. Si elles sont soumises à une mise à jour quotidienne, on pourra se contenter d’un ExpiresDefault “access plus 6 hours” . A noter que ceci n’a aucune incidence sur le contenu du cache serveur. Donc si les données sont mises à jour quotidiennement, il faut également purger le cache serveur tous les jours !
A l’issue de cette dernière étape, comment dire, après quelques allers-retours entre niveaux de zooms différents, l’affichage devient quasi-instantané !
Optimisation 4, simuler plusieurs serveurs.
La plupart des navigateurs n’effectuent pas plus de deux requêtes simultanées sur un même serveur, mais peuvent par contre en effectuer beaucoup plus vers plusieurs serveurs. En déclarant auprès de votre hébergeur de nouveaux noms de domaines (data1.myserveur.com, data2.myserveur.com, data3.myserveur.com…) pointant tous vers la même IP, les navigateurs pourront alors charger les dalles beaucoup plus vite, pour peu que l’application web que vous utilisez prenne en charge ce genre de requête. Avec OpenLayers il suffit de déclarer non plus une URL, mais un tableau d’URL :
wms_sigma = new OpenLayers.Layer.WMS( "TIGER",
["http://sigma4.openplans.org/tilecache-1.3/tilecache.py?",
"http://sigma3.openplans.org/tilecache-1.3/tilecache.py?",
"http://sigma2.openplans.org/tilecache-1.3/tilecache.py?",
"http://sigma1.openplans.org/tilecache-1.3/tilecache.py?"],
{layers: 'sigma' }, {numZoomLevels: 17});
Si avec tout ça vous allez encore moins vite que GoogleMaps, il ne vous reste plus qu’à acheter un serveur avec 36 Go de RAM et charger votre cache directement dedans. Car TileCache en est également capable !