6.3　简单数据可视化结构

1．包含1~2个变量的简单可视化结构

信息可视化的最简单形式是常用的统计图表。这些图表可以呈现计算数据、资源利用率和通信指标等摘要性统计。条形图、饼状图、kiviat图和矩阵视图都是常用的简单可视化结构。这些最简单的图表可以提供重要的信息指标，因此它们虽简单，却也非常强大。简单可视化结构可以快速识别大型系统中的主要问题，如信息超载和不平衡。简单可视化结构在信息可视化系统中的应用十分广泛，已有的出色可视化系统有ParaGraph（文献[11]）和AIMS（文献[26]）。

2．包含3个变量的可视化结构及信息景观图

包含3个变量的信息可视化可以用多种方式呈现。第一种方法是用3个独立的可视化维度在一个三维散点图中为3个数据变量进行编码。第二种方法是二维信息地形图。信息景观与信息地形的不同之处在于，信息景观有一个变量介入了第三维的空间。图6-6（a）呈现了信息景观的示意图。时间轴映射到纵轴；每个垂直的条形代表一个进程的进度，不同的颜色代表这个进程随着时间变化而产生的不同状态；这些进程都被放入一个可视化基地的顶部（如图中立方体所示），并组织成一个资源层次映射树状图。

3．信息地形图

信息地形图本质上是一个二维散点图，它的两个空间维度被外部结构部分界定。为了增加更多信息，采用人眼视觉变量（如颜色、形状）作为覆盖层。这种可视化可以结合数据和物理地形，因此对地理分布应用程序和带有复杂的互联拓扑的系统非常有用。图6-6（b）显示了一个大规模集群的信息地形图。网络切换要根据系统间互联的拓扑结构来安排；计算工作和相关数据以颜色来表示；一旦选定了路线的起点和目的地，可用粗线段显示路径信息。信息地形图也可用于整合逻辑架构。

4．树状图和网络

与其他可视化结构不同的是，树状图和网络用明确的关系表示空间定位。树状图的主要功能是描述信息架构的层次，如资源的层次结构。AIMS在寻找性能瓶颈时用树状图描述不同假设之间的依赖关系，如图6-7（a）所示。另一种树状图——映射树［图6-7（b）］是层次结构的另一种表达。然而，树状图存在一个突出局限：作为一个深度的函数，其节点呈指数型增长。这会使大型树状图的深度大大高于宽度。对于这个问题，一种可能的解决方法是锥树图［图6-7（c）］。锥树图利用三维的交互可视化来有效利用屏幕空间，使整个树形结构清晰明了。

网络图可以描述计算机系统中的网络连接、通信流量和程序实体间的关系与通信。图6-8呈现了一种地理网络。代表资源站点的顶点在世界地图上按照地理分布排布，顶点和边缘的视觉属性则用来对延迟和带宽类的信息进行编码。

5．时间轴视图

信息可视化系统中时间轴视图的应用有以下几种。

1）按时间顺序描述系统行为和通信路径

大型计算系统中的系统行为和通信路径可通过基于时间轴的信息可视化方式来呈现。时间被映射到横轴，沿纵轴分布的水平的条形表示被分析的各个系统组件，如处理器、任务、线程。各个组件间的通信用条形间的箭头表示。组件的状态或活动的类型用颜色标识。时间轴可以是线性的，也可以用非线性的方式组织。其他性能数据，如形状和质地，可以使用额外的视觉功能添加。时间轴视图虽然可以清晰地表示系统数据随时间的变化，但其不足在于扩展性差。这一点在系统规模增加时尤为明显。一个解决方法是用更简洁的视图如文献[11]中的时空图来表示。如需了解其他提高时间轴视图扩展性的方法，参阅文献[5]和文献[16]。

2）随时间变化的统计信息显示

随时间变化的统计信息显示按时间把摘要信息指标连成线，通常表现为线图（图6-9顶部的图线）或条形图。这种可视化方法通常在统一视图中用时间轴联系若干不同的指标，或比较不同系统组件中相关的统一指标。多指标的可视化可以是强度图（图6-9中部的图线）、堆积条形图，或者多线图（图6-9底部的图线）。