數(shù)字KVM系統(tǒng)在新一代天氣雷達(dá)遠(yuǎn)程管理中的應(yīng)用

鐘建鋒 朱 景 謝海華

(溫州氣象雷達(dá)站,浙江溫州325027)

數(shù)字KVM系統(tǒng)在新一代天氣雷達(dá)遠(yuǎn)程管理中的應(yīng)用

鐘建鋒 朱 景 謝海華

(溫州氣象雷達(dá)站,浙江溫州325027)

針對新一代天氣雷達(dá)站大多建設(shè)在高山等偏遠(yuǎn)的地方,解決無人值守條件下對雷達(dá)RDA子系統(tǒng)、RPG子系統(tǒng)、PUP子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理難度大的現(xiàn)狀,引入K VM技術(shù)。提出K VM-over-IP技術(shù)應(yīng)用于新一代天氣雷達(dá)管理的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理的解決方案,投入使用后取得較好的效果。

新一代天氣雷達(dá);K VM-over-IP技術(shù);遠(yuǎn)程管理

0 引 言

新一代天氣雷達(dá)自2000年在全國布點(diǎn)以來,到目前為止已在全國布點(diǎn)達(dá)158部。溫州新一代天氣雷達(dá)在臺(tái)風(fēng)、冰雹、暴雨等災(zāi)害性天氣起到日益關(guān)鍵的作用,早期純軟件方式的遠(yuǎn)程管理模式存在系統(tǒng)安全的弊端和影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了更好地發(fā)揮雷達(dá)的作用[1],中國氣象局制定了雷達(dá)運(yùn)行管理詳細(xì)的考核指標(biāo),引入了雷達(dá)效能管理概念,雷達(dá)的可用性成為考核的重要指標(biāo),而雷達(dá)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠亦將影響雷達(dá)產(chǎn)品的傳輸質(zhì)量。為此,目前在一些艱苦高山雷達(dá)站實(shí)現(xiàn)無人值守條件下的雷達(dá)運(yùn)行與管理的問題已十分必要和迫切,將K VM技術(shù)引入雷達(dá)業(yè)務(wù)管理,可以解決在新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理中的這一迫切需求,在不影響系統(tǒng)安全的情況下實(shí)現(xiàn)了RDA,RPG,PUP各子系統(tǒng)的一體化管理,達(dá)到了提高新一代天氣雷達(dá)在突發(fā)故障情況下的應(yīng)急保障能力,提高了工作效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定效果。

K VM系統(tǒng),由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用與各個(gè)不同領(lǐng)域。陳輝[2]提出了現(xiàn)代地鐵運(yùn)行管理中引入K VM系統(tǒng)的解決方案,解決了在綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施過程中對相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)集成的難題,實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備的一體化管理。費(fèi)林淵[3]將K VM技術(shù)應(yīng)用于變電站后臺(tái)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視,解決了無人值守變電站集控站監(jiān)控系統(tǒng)故障時(shí)失去監(jiān)控的現(xiàn)實(shí)問題。

所謂K VM就是鍵盤(Keyboard)、顯示器(Video)、鼠標(biāo)(Mouse)的縮寫。數(shù)字K VM技術(shù)的核心思想是:通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器平臺(tái),多用戶系統(tǒng)共享一套鍵盤、顯示器、鼠標(biāo),遠(yuǎn)程或本地訪問管理計(jì)算機(jī)。也就是系統(tǒng)通過使用強(qiáng)大的畫面擷取及“視頻壓縮技術(shù)”,將信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的服務(wù)器/終端PC。遠(yuǎn)程終端用戶可直接訪問并完全控制目標(biāo)管理計(jì)算機(jī),進(jìn)行維護(hù)、管理及疑難排解(從執(zhí)行G UI應(yīng)用程序到BIOS層的疑難排解),甚至實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的冷啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理和控制,達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行管理的工作效率,降低系統(tǒng)的維護(hù)成本。

1 系統(tǒng)硬件組成及功能特點(diǎn)

新一代天氣雷達(dá)K VM系統(tǒng)采用K VM-over -IP技術(shù)的數(shù)字K VM系統(tǒng)[4],該系統(tǒng)主要由矩陣切換器、CIM模塊、用戶終端、遠(yuǎn)程電源控制模塊及相應(yīng)的基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路和設(shè)備5部分組成(圖1)。

1.1 矩陣切換器

作為K VM系統(tǒng)的核心部件,負(fù)責(zé)接收來自所有需管理用戶主機(jī)設(shè)備和用戶終端的信號(hào),經(jīng)過處理后分配到各自獨(dú)立的通道端口完成用戶終端需求的功能,同時(shí)將各管理用戶的運(yùn)行等狀態(tài)顯示信息回饋到遠(yuǎn)程或本地的每個(gè)用戶終端;通過IP地址網(wǎng)絡(luò)可連到任何地方的任何一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)所達(dá)的遠(yuǎn)程用戶設(shè)備終端包括PC、路由器、交換機(jī)等。

圖1 溫州新一代天氣雷達(dá)數(shù)字K VM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 CIM功能模塊

模塊CIM是被管理用戶計(jì)算機(jī)與矩陣切換器之間的橋梁,內(nèi)置發(fā)送器,一端直接連接每臺(tái)被管理用戶計(jì)算機(jī)的鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)接口;另一端通過網(wǎng)線連到矩陣切換器通道端口。

1.3 K VM用戶終端

用戶計(jì)算機(jī)與K VM客戶端管理軟件結(jié)合構(gòu)成K VM用戶終端,用戶終端可分為本地用戶終端和遠(yuǎn)程用戶終端,直接利用K VM矩陣切換器的相應(yīng)接口構(gòu)建本地用戶終端,遠(yuǎn)程用戶終端利用瀏覽器通過IP地址遠(yuǎn)程登錄K VM系統(tǒng)進(jìn)而管理訪問計(jì)算機(jī)等遠(yuǎn)程設(shè)備。K VM系統(tǒng)內(nèi)置管理軟件操作菜單,該軟件內(nèi)置功能菜單提供了多種強(qiáng)大的功能:

(1)用戶分級登錄,分“管理員”和“用戶”兩種級別,提供差異化的用戶管理權(quán)限,權(quán)限從僅限瀏覽到重新配置系統(tǒng)。管理員擁有管理系統(tǒng)的所有權(quán)限。

(2)提供多種系統(tǒng)操作模式,適合不同的管理模式與訪問權(quán)限。

(3)能夠在所管理的不同目標(biāo)設(shè)備間方便、快速切換。

(4)提供客戶端鍵盤操作“宏定義”,取代客戶端操作時(shí)所需要發(fā)送的組合鍵,例如Ctrl+Alt +Del。同時(shí),客戶端軟件提供給使用者錄制鍵盤“宏定義”的功能。

(5)數(shù)據(jù)加密:在客戶端與K VM設(shè)備間所傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù),包括鍵擊和鼠標(biāo)的移動(dòng)經(jīng)過加密。

1.4 基于TCP/IP遠(yuǎn)程智能電源控制模塊

智能電源控制模塊是具有可多路分散控制的插座單元,每個(gè)電源模塊可以利用一固定的IP地址,通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或計(jì)算機(jī)超級終端方式實(shí)現(xiàn)對每路電源的遠(yuǎn)程控制、管理(圖2),包括設(shè)備的上電、關(guān)機(jī)、重啟、每路設(shè)備電流、電壓及溫度監(jiān)控、設(shè)定電流超載警示臨界值;可設(shè)定密碼及管理權(quán)限,加強(qiáng)了對設(shè)備管理的安全性;每路電源設(shè)計(jì)閉鎖功能,使來電時(shí)確保各管理用戶計(jì)算機(jī)的正常啟動(dòng),保證設(shè)備的及時(shí)可靠運(yùn)行。

圖2 遠(yuǎn)程電源管理客戶端界面

2 數(shù)字KVM系統(tǒng)管理與純軟件管理模式的比較

2.1 與遠(yuǎn)程軟件管理模式的區(qū)別

遠(yuǎn)程管理軟件一般僅支持少數(shù)、特定操作系統(tǒng),而基于OVER IP技術(shù)的數(shù)字K VM系統(tǒng),不局限于操作系統(tǒng)和系統(tǒng)硬件,具有更廣泛的管理設(shè)備能力;傳統(tǒng)的純軟件管理模式中軟件,如pcanywher,VNC,G oT oMyPC等雖說價(jià)格低廉,不需要額外的硬件成本,但所有的上述軟件系統(tǒng),普遍存在致命的弱點(diǎn):只有被管理計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序正常啟動(dòng)后,才能實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)的管理,無法完成全過程管理,系統(tǒng)計(jì)算機(jī)死機(jī)或無響應(yīng)時(shí),遠(yuǎn)程管理軟件就失去了賴以運(yùn)行的環(huán)境條件,關(guān)鍵時(shí)刻失去了對遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的管理能力;而K VM系統(tǒng),可以達(dá)到BIOS級別的深層管理,甚至對BIOS進(jìn)行設(shè)定,在系統(tǒng)、應(yīng)用程序加載全程介入管理,包括實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的完全遠(yuǎn)程安裝,結(jié)合遠(yuǎn)程電源管理,甚至可以做到遠(yuǎn)程電源的啟動(dòng)、關(guān)閉。為了實(shí)現(xiàn)管理,遠(yuǎn)程管理軟件需在管理計(jì)算機(jī)中安裝后臺(tái)運(yùn)行軟件,占用大量系統(tǒng)資源和系統(tǒng)內(nèi)存,影響系統(tǒng)的運(yùn)行,特別是RDA計(jì)算機(jī)RDASC的運(yùn)行需要較為嚴(yán)格的時(shí)序要求,運(yùn)行過程中利用軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理,可能一定程度上會(huì)影響RDASC的穩(wěn)定。而K VM系統(tǒng)不占用遠(yuǎn)程所管理的新一代天氣雷達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源包括CPU、內(nèi)存、硬盤,管理過程中新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性得到保證。遠(yuǎn)程管理軟件客戶端用戶軟件的通用性較差,而數(shù)字K VM系統(tǒng)應(yīng)用統(tǒng)一的瀏覽器登錄實(shí)現(xiàn)管理,界面統(tǒng)一。

常規(guī)的遠(yuǎn)程遙控軟件僅能對計(jì)算機(jī)設(shè)備的管理,且管理設(shè)備的范圍有一定的局限性,而K VM系統(tǒng)能將RDA,RPG,PUP計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備納入一個(gè)統(tǒng)一管理平臺(tái)進(jìn)行集中的維護(hù)和管理,從而達(dá)到降低用戶維護(hù)和運(yùn)營的成本,提高效率,進(jìn)一步提高新一代天氣雷達(dá)整個(gè)系統(tǒng)的可用性。

2.2 安全性

使用遠(yuǎn)程管理軟件安裝在管理計(jì)算機(jī)端的軟件,就如在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上為黑客侵入系統(tǒng)開了一扇后門,造成安全隱患。而數(shù)字式K VM系統(tǒng)架構(gòu)較為獨(dú)立,采用128位SSL加密技術(shù)用于用戶帳號(hào)、密碼與使用權(quán)限的管理,包括所有網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔?具有極高的安全性。管理員可以根據(jù)管理需要分別對RDA,RPG,PUP管理分配不同的帳號(hào)和權(quán)限,提高安全性,做到專門設(shè)備專門管理,問題故障,有據(jù)可查。

3 在新一代天氣雷達(dá)管理中的應(yīng)用

K VM系統(tǒng)引入新一代天氣雷達(dá)管理,利用其完善的管理功能,提高了高山艱苦雷達(dá)站的運(yùn)行效率、系統(tǒng)的可用性,為規(guī)范管理提供了技術(shù)保證(圖3)。

3.1 操作系統(tǒng)的維護(hù)、安裝

基于數(shù)字K VM系統(tǒng)完全獨(dú)立于被管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),可以介入管理計(jì)算機(jī)的BIOS,達(dá)到BIOS級別的深層管理,可以使用本地系統(tǒng)的ISO鏡象文件或物理CD/DVD實(shí)現(xiàn)對RAD,RPG,PUP計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的升級安裝、遠(yuǎn)程補(bǔ)丁升級,即使系統(tǒng)崩潰,各應(yīng)用系統(tǒng)完全破壞時(shí)也可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程安裝。

圖3 遠(yuǎn)程用戶終端管理RDA,RPG,PUP計(jì)算機(jī)界面

3.2 雷達(dá)故障遠(yuǎn)程診斷

K VM遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)可以允許授權(quán)的雷達(dá)保障管理人員通過瀏覽器在任何時(shí)間、地點(diǎn)接入所需管理系統(tǒng),遇到故障,各級(國家、省、雷達(dá)站)雷達(dá)維護(hù)保障人員及時(shí)通過遠(yuǎn)程登錄,進(jìn)行故障的會(huì)診研判,及時(shí)找到故障的原因,采取相應(yīng)對策,更快的調(diào)度雷達(dá)配件,及時(shí)排除故障,極大的降低了故障解決時(shí)間,做到快捷方便的故障診斷處理。

3.3 數(shù)據(jù)維護(hù)及備份

K VM系統(tǒng)提供虛擬媒體管理功能,利用虛擬媒體功能將網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端的存儲(chǔ)設(shè)備(包括硬盤、移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備:U盤、移動(dòng)硬盤、光驅(qū))映像成虛擬盤,利用該功能可對RDA,RPG,PUP實(shí)現(xiàn)最為直接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)維護(hù),文件傳輸,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)下載備份,為雷達(dá)產(chǎn)品、基數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程備份管理提供了快捷的手段。

3.4 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)電源管理

3.4.1 特殊故障條件下的機(jī)算機(jī)維護(hù)

新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)各計(jì)算機(jī),24 h不間斷長期運(yùn)行,免不了死機(jī),一旦計(jì)算機(jī)死機(jī),按往常往往需要維護(hù)技術(shù)人員趕到現(xiàn)場處理,對于地處高山等邊緣地區(qū),路途較遠(yuǎn)的雷達(dá)站,引入遠(yuǎn)程智能電源控制模塊,RDA,RPG,PUP計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源在緊急情況下(如系統(tǒng)死機(jī)、計(jì)算機(jī)無響應(yīng)等),通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)迅速關(guān)閉或重啟系統(tǒng)各計(jì)算機(jī)電源,迅速恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行,大大縮短了故障處理時(shí)間,對提高雷達(dá)的可用性及突發(fā)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警不失為一種很好的技術(shù)手段。

3.4.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)電性能

利用遠(yuǎn)程智能電源模塊可以遠(yuǎn)程監(jiān)控RDA,RPG,PUP計(jì)算機(jī)的電流、電壓及溫度、設(shè)定電流超載警示臨界值,當(dāng)電流超載時(shí)可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警并通過短路器自動(dòng)切斷電流實(shí)現(xiàn)過載保護(hù),避免各計(jì)算機(jī)設(shè)備故障的進(jìn)一步擴(kuò)大,安全性大大提高。

3.5 提高新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的安全性

RAD,RPG,PUP作為重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備,對整個(gè)雷達(dá)的穩(wěn)定運(yùn)行,保證重大氣象探測任務(wù)的完成起到至關(guān)重要的作用,目前各種侵入重要部門計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的病毒愈演愈烈,其系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性是必須考慮的現(xiàn)實(shí)問題,系統(tǒng)的引入在提高工作效率時(shí),必須將安全問題提高到重要高度認(rèn)識(shí),數(shù)字K VM系統(tǒng)具有極高的安全性,所有傳輸?shù)男畔?包括鍵盤與鼠標(biāo)的動(dòng)作以及視頻數(shù)據(jù))都經(jīng)過128位SSL技術(shù)加密,支持多種認(rèn)證方式,具有比其他管理方式更為可靠的安全性。完善的身份認(rèn)證技術(shù),多種管理權(quán)限設(shè)置,確保遠(yuǎn)程登錄用戶對系統(tǒng)的安全,保護(hù)雷達(dá)系統(tǒng)及重要?dú)庀髷?shù)據(jù)安全。

4 小 結(jié)

數(shù)字K VM系統(tǒng)通過在溫州氣象雷達(dá)站的安裝使用,在新一代天氣雷達(dá)運(yùn)行、管理、保障方面發(fā)揮了積極作用,極大提高工作效率,具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢:

(1)充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源,系統(tǒng)構(gòu)建方便、容易維護(hù)。

(2)整合了IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(IP-based)的數(shù)字K VM系統(tǒng),具有可以達(dá)到BIOS級別的深層管理手段,結(jié)合智能遠(yuǎn)程電源控制模塊管理方式有比傳統(tǒng)純軟件遠(yuǎn)程管理方式具有較大的優(yōu)越性,克服了軟件遠(yuǎn)程管理存在的達(dá)不到全過程管理的技術(shù)瓶頸,其應(yīng)用提高了遠(yuǎn)程管理的能力,縮短了故障應(yīng)急處理時(shí)間,雷達(dá)的可用性指標(biāo)得到改善,節(jié)約了時(shí)間和維護(hù)成本。

(3)虛擬媒體技術(shù)的引入,使管理員使用本地系統(tǒng)的ISO鏡象文件或物理CD/DVD、移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序及補(bǔ)丁安裝、系統(tǒng)診斷,文件傳輸、雷達(dá)基數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程備份。

(4)避免了遠(yuǎn)程管理中對RAD,RPG,PUP系統(tǒng)的影響,保證了新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。

一年來的使用實(shí)踐表明,數(shù)字K VM系統(tǒng)可滿足新一代天氣雷達(dá)保障應(yīng)用部門對RAD, RPG,PUP系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理、訪問、維護(hù)、數(shù)據(jù)備份、應(yīng)急保障的迫切需求,具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。

[1] 劉志澄,李 柏,翟全武.新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)環(huán)境及運(yùn)行管理.北京:氣象出版社,2002.

[2] 陳 輝.K VM遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.鐵道工程學(xué)報(bào),2007,101(2).

[3] 費(fèi)林淵.基于K VM技術(shù)的變電站后臺(tái)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)視方案.電工技術(shù),2009(8):16-17.

[4] Raritan Dominion KX II.The most comprehensive K VM-over-IP solution in the industry[EB/OL].http://www.raritan. com/resources/dominion-kx-ii/KXII-Technical-Specs

2009-03-16