PostGIS 백엔드 Vectortile 서버 비교: tegola/martin/pg_tileserv

추상적인

일반적인 경우 벡터타일은 GeoJSON 또는 기타 데이터 소스에서 변환된 파일로 정적으로 제공됩니다. 이것은 서버의 성능과 비용 측면에서 타일을 제공하는 가장 좋은 방법이지만 몇 가지 일반적인 문제가 있습니다.

변환을 위한 컴퓨팅 비용이 필요합니다. 타일 수가 많을 때 더 큰 문제가 될 수 있습니다.

데이터베이스와 동일한 데이터를 제공할 수 없습니다.

따라서 DB에서 직접 타일을 동적으로 제공할 수 있는 것이 매우 중요합니다. 물론 이 접근 방식에는 성능과 같은 다른 문제가 있으므로 어떤 접근 방식을 취해야 하는지, 왜, 어떻게 해야 하는지 고려해야 합니다.

2022년 중반에 PostGIS 백엔드 Vectortile 서버에 몇 가지 구현이 있습니다. 이는 PostGIS 테이블에서 벡터타일을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.

t-rex(Rust)

tegola(Go)

martin(Rust)

pg_tileserv(Go)

Martin 및 pg_tileserv는 PostGIS 함수의 ST_AsMVT를 기반으로 하며 t-rex 및 tegola는 그렇지 않습니다. 이는 martin과 pg_tileserv가 다른 것보다 최신이기 때문입니다. 이 기사에서는 tegola, martin 및 pg_tileserv를 비교했습니다.

서버 설정

PostgreSQL

먼저 PostGIS를 시작하고 Docker를 사용하여 샘플 데이터를 삽입합니다…

  postgis:
    image: kartoza/postgis:12.4
    environment:
      - POSTGRES_USER=docker
      - POSTGRES_PASS=docker
      - POSTGRES_DB=postgres
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - postgis-data:/var/lib/postgresql
      - ./postgres:/usr/src/app
    networks:
      - default
    healthcheck:
      test: [ "CMD-SHELL", "pg_isready" ]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5

PostgreSQL 실행...

docker-compose up -d postgis

다음으로 데이터를 가져오고 삽입합니다. Geofabrik 셰이프 파일을 사용했습니다.

wget https://download.geofabrik.de/asia/japan/kanto-latest-free.shp.zip
unzip kanto-latest-free.shp.zip
ogr2ogr PG:postgresql://docker:docker@localhost:5432/postgres gis_osm_roads_free_1.shp
ogr2ogr PG:postgresql://docker:docker@localhost:5432/postgres gis_osm_buildings_a_free_1.shp -nlt MultiPolygon

그러면 PostgreSQL에서 테이블을 볼 수 있습니다.

SELECT * FROM gis_osm_roads_free_1 LIMIT 10;
SELECT * FROM gis_osm_buildings_a_free_1 LIMIT 10;

테골라

작성중.yml...

  tegola:
    image: gospatial/tegola
    ports:
      - "8080:8080"
    depends_on:
      postgis:
        condition: service_healthy
    volumes:
      - ./tegola:/opt/tegola_config
    command: --config /opt/tegola_config/config.toml serve
    networks:
      - default

tegola는 config.toml를 사용하여 다음과 같이 벡터 타일을 생성하고 제공하는 방법 설정을 정의합니다.

# /tegola/config.toml
[webserver]
port = ":8080"
CORSAllowedOrigin = "*"

# register data providers
[[providers]]
name = "japan"         # provider name is referenced from map layers (required)
type = "postgis"      # the type of data provider. currently only supports postgis (required)
host = "postgis"      # postgis database host (required)
port = 5432           # postgis database port (required)
database = "postgres"     # postgis database name (required)
user = "docker"       # postgis database user (required)
password = "docker"         # postgis database password (required)
srid = 4326             # The default srid for this provider. If not provided it will be WebMercator (3857)

  [[providers.layers]]
  name = "roads"
  geometry_fieldname = "wkb_geometry"
  id_fieldname = "ogc_fid"
  tablename = "gis_osm_roads_free_1"

  [[providers.layers]]
  name = "buildings"
  geometry_fieldname = "wkb_geometry"
  id_fieldname = "ogc_fid"
  tablename = "gis_osm_buildings_a_free_1"

[[maps]]
name = "japan"
center = [139.72120, 35.73273, 11.0] # set the center of the map so the user is auto navigated to Bonn


  [[maps.layers]]
  provider_layer = "japan.buildings"
  min_zoom = 5
  max_zoom = 20

  [[maps.layers]]
  provider_layer = "japan.roads"
  min_zoom = 5
  max_zoom = 20

이러한 설정을 사용하면 벡터타일은 http://localhost:8080/maps/japan/{z}/{x}/{y}.vector.pbf 로 제공됩니다.

남자 이름

구성하다

  martin:
    image: urbica/martin
    restart: unless-stopped
    ports:
      - 3000:3000
    depends_on:
      postgis:
        condition: service_healthy
    networks:
      - default
    volumes:
      - ./martin:/opt/martin_config
    command: martin --config /opt/martin_config/config.yaml

martin는 yml의 설정 파일을 사용하여 tegola와 유사한 접근 방식을 취합니다.

# The socket address to bind [default: 0.0.0.0:3000]
listen_addresses: '0.0.0.0:3000'
# Database connection string
connection_string: 'postgres://docker:docker@postgis/postgres'
# Maximum connections pool size [default: 20]
pool_size: 20
# Connection keep alive timeout [default: 75]
keep_alive: 75
# Number of web server workers
worker_processes: 8
# If a spatial table has SRID 0, then this default SRID will be used as a fallback
default_srid: 4326
# Enable watch mode
watch: false
# Trust invalid certificates. This introduces significant vulnerabilities, and should only be used as a last resort.
danger_accept_invalid_certs: true

# Associative arrays of table sources
table_sources:
  public.buildings:
    # Table source id (required)
    id: public.gis_osm_buildings_a_free_1
    # Table schema (required)
    schema: public
    # Table name (required)
    table: gis_osm_buildings_a_free_1
    # Geometry SRID (required)
    srid: 4326
    # Geometry column name (required)
    geometry_column: wkb_geometry
    # Feature id column name
    id_column: ogc_fid
    # An integer specifying the minimum zoom level
    minzoom: 0
    # An integer specifying the maximum zoom level. MUST be >= minzoom
    maxzoom: 30
    # The maximum extent of available map tiles. Bounds MUST define an area
    # covered by all zoom levels. The bounds are represented in WGS:84
    # latitude and longitude values, in the order left, bottom, right, top.
    # Values may be integers or floating point numbers.
    bounds: [-180.0, -90.0, 180.0, 90.0]
    # Tile extent in tile coordinate space
    extent: 4096
    # Buffer distance in tile coordinate space to optionally clip geometries
    buffer: 64
    # Boolean to control if geometries should be clipped or encoded as is
    clip_geom: true
    # Geometry type
    geometry_type: GEOMETRY
    # List of columns, that should be encoded as tile properties (required)
    properties:
      ogc_fid: integer
      name: string
      fclass: string

  public.roads:
    id: public.gis_osm_roads_free_1
    schema: public
    table: gis_osm_roads_free_1
    srid: 4326
    geometry_column: wkb_geometry
    id_column: ogc_fid
    minzoom: 0
    maxzoom: 30
    bounds: [-180.0, -90.0, 180.0, 90.0]
    extent: 4096
    buffer: 64
    clip_geom: true
    geometry_type: GEOMETRY
    properties:
      ogc_fid: integer
      name: string
      fclass: string
      maxspeed: smallint

벡터타일은 http://localhost:3000/public.roads,public.buildings/{z}/{x}/{y}.pbf 로 제공됩니다.

pg_tileserv

구성하다

  pg_tileserv:
    image: pramsey/pg_tileserv
    container_name: pg_tileserv
    environment:
      - DATABASE_URL=postgres://docker:docker@postgis/postgres
    depends_on:
      - postgis
    ports:
      - 7800:7800

pg_tileserv는 구성 파일 없이 실행할 수 있습니다. 테이블이 자동으로 로드됩니다.

벡터타일은 http://localhost:7800/public.gis_osm_buildings_a_free_1,public.gis_osm_roads_free_1/{z}/{x}/{y}.vector.pbf 로 제공됩니다.

비교

이제 vectortile 서버를 시작할 수 있습니다!

docker compose up

QGIS에서 다음과 같이 타일을 얻을 수 있습니다...

벡터타일 소스 추가

데이터가 있는 영역 확대

벡터타일 레이어 추가

그러면 동일한 데이터베이스를 사용하기 때문에 세 서버 간에 외관상 차이가 없다고 볼 수 있지만 성능에는 큰 차이가 있을 것입니다. martin과 pg_tileserv는 tegola보다 훨씬 빠릅니다.

왜 다른가요?

나는 tegola 및 martin/pg_tileserv 구현에 대한 세부 사항에 익숙하지 않지만 martin/pg_tileserv는 ST_AsMVT를 사용하고 tegola는 사용하지 않기 때문인 것 같습니다.

파헤쳐보니 ST_AsMVT가 2018년에 먼저 구현되었고 the performance improved in 2019 .

사실 최신 버전의 tegola가 ST_AsMVT를 지원하는 것 같은데 설정에서 문제가 생겨서 작동이 안되네요.

게다가 martin은 pg_tileserv보다 확실히 빠릅니다. 이 차이의 이유는 tegola와 martin/pg_tileserv 사이보다 확실하지 않지만 martin은 가장 빠른 서버(https://www.techempower.com/benchmarks/#section=data-r21)) 중 하나인 Actix-webserver를 사용하므로 어느 정도 차이를 설명할 수 있습니다.

결론

martin은 가장 빠른 PostGIS 백엔드 벡터타일 서버입니다.

pg_tileserv는 두 번째이지만 구성이 쉽고 기능이 풍부합니다.

전체 코드

https://github.com/Kanahiro/postgis-tileservers-compare