基于虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)

　　摘要：基于虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)可將原本需要部署在多臺服務(wù)器上的系統(tǒng)在一臺高性能服務(wù)器上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，節(jié)約資源的同時使整個系統(tǒng)的冗余備份及異地移植更加方便靈活；虛擬機(jī)的快速恢復(fù)功能又可將系統(tǒng)的日常運(yùn)維及二次開發(fā)能力增強(qiáng)。基于虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)，可大大提升整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性、可靠性。
　　關(guān)鍵詞： 虛擬機(jī)；地震應(yīng)急；指揮系統(tǒng)
　　中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6821-06
　　地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)包含了ORACLE數(shù)據(jù)庫、ARCSDE數(shù)據(jù)引擎、WEBLOGIC中間件服務(wù)平臺、認(rèn)證系統(tǒng)、系統(tǒng)總線、評估系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)等眾多基礎(chǔ)軟件平臺及業(yè)務(wù)軟件。系統(tǒng)的復(fù)雜性帶來不穩(wěn)定性，但系統(tǒng)的特殊性又要求整個系統(tǒng)必須具有高可靠性、高穩(wěn)定性，因此整個系統(tǒng)的冗余備份顯得十分重要。目前，地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)運(yùn)行在兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、五至六臺應(yīng)用服務(wù)器上，通過系統(tǒng)總線方式進(jìn)行通訊、控制。簡單照搬常規(guī)的冗余備份不但耗資巨大、費(fèi)時費(fèi)力，而且不利于推廣應(yīng)用。系統(tǒng)的復(fù)雜性還使日常運(yùn)行維護(hù)、異地移植及二次開發(fā)的難度加大。本文通過運(yùn)用先進(jìn)的虛擬機(jī)技術(shù)，在一臺高性能服務(wù)器上，結(jié)合現(xiàn)有地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺與應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)整個技術(shù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而達(dá)到整個系統(tǒng)冗余備份的目的。同時利用虛擬機(jī)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一臺主機(jī)內(nèi)不同虛擬機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信功能，使異地移植功能更加方便、靈活，虛擬機(jī)強(qiáng)大的鏡像恢復(fù)功能又可為整個系統(tǒng)的日常維護(hù)及二次開發(fā)提供有力支持。先進(jìn)的虛擬機(jī)技術(shù)與地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)相結(jié)合，大大提高了整個地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性。
　　1 虛擬機(jī)技術(shù)介紹
　　虛擬機(jī)就是把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源，以打破物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘。目前流行的虛擬機(jī)技術(shù)主要有虛擬儀器、虛擬顯示、虛擬機(jī)等。本文主要運(yùn)用虛擬機(jī)技術(shù)在一臺高性能服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)整個地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。
　　1.1 虛擬機(jī)基本概念
　　虛擬機(jī).即為由虛擬機(jī)軟件模擬出來的計(jì)算機(jī)或稱為邏輯上的計(jì)算機(jī)。通過虛擬機(jī)軟件，可以在一臺物理計(jì)算機(jī)上模擬出一臺或多臺虛擬的計(jì)算機(jī)，這些虛擬計(jì)算機(jī)完全就像真正的計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行工作，例如可以安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問網(wǎng)絡(luò)資源等等。對于使用者來說虛擬機(jī)只是計(jì)算機(jī)上的一個應(yīng)用程序，但是對于在虛擬機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用程序而言.它就像是在真正的計(jì)算機(jī)中進(jìn)行工作。
　　1.2 主流虛擬機(jī)
　　目前流行的虛擬機(jī)軟件有VMware、Virtual PC和Oracle VM Vi rtualBox等.它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多個計(jì)算機(jī)，用于安裝Linux、OS/2、FreeBSD、Windows等操作系統(tǒng)。
　　VMware Workstation是VMware公司出品的一款虛擬機(jī)軟件。利用它可以在一臺電腦上模擬出若干臺機(jī)器，這些虛擬機(jī)如同真實(shí)機(jī)一樣各自擁有自己獨(dú)立的操作系統(tǒng)、CPU、硬盤、內(nèi)存及其他硬件，你可以像使用普通計(jì)算機(jī)一樣對它們進(jìn)行分區(qū)、格式化、安裝系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等操作，所有這些操作都不會對真實(shí)主機(jī)的硬盤分區(qū)和數(shù)據(jù)造成任何影響和破壞。VMware虛擬機(jī)的最大特點(diǎn)是不需要重新開機(jī)就能在一臺電腦上同時運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，這跟在同一臺PC機(jī)上安裝多操作系統(tǒng)是不同的。PC機(jī)上的多操作系統(tǒng)安裝，在任一時刻，只能運(yùn)行其中的一個系統(tǒng)，如果想切換到其它系統(tǒng)，必須重新啟動機(jī)器。而在虛擬機(jī)環(huán)境下，多個操作系統(tǒng)可以同時運(yùn)行，人們可以與對待標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序那樣在多個操作系統(tǒng)之間來回切換，而不需要重新啟動機(jī)器。最值得關(guān)注的是VMware強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可將多個虛擬機(jī)聯(lián)接在一起，組建一個局域網(wǎng)，這個網(wǎng)絡(luò)的行為與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)完全一致，而且不用擔(dān)心損壞虛擬網(wǎng)卡和虛擬交換機(jī)。
　　考慮到VMware虛擬機(jī)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能及快照恢復(fù)功能等，本文采用VMware作為虛擬機(jī)軟件。
　　2 虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)
　　地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)包含了ORACLE數(shù)據(jù)庫、ARCSDE數(shù)據(jù)引擎、系統(tǒng)總線、評估系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)等眾多基礎(chǔ)軟件、支持軟件及業(yè)務(wù)軟件。部署于ORACLE數(shù)據(jù)庫上的地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)。ARCSDE空間數(shù)據(jù)引擎、ARCIMS空間數(shù)據(jù)服務(wù)軟件、WEBLOGIC中間件等基礎(chǔ)軟件為業(yè)務(wù)系統(tǒng)與支持系統(tǒng)的運(yùn)行提供了服務(wù)與環(huán)境，用戶日志系統(tǒng)、總線系統(tǒng)等支持系統(tǒng)為業(yè)務(wù)軟件的運(yùn)行提供了支撐保障。
　　以上各種軟件部署在不同的服務(wù)器及操作系統(tǒng)上，要想運(yùn)用虛擬機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的冗余備份、異地移植及靈活應(yīng)用，首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建。在搭建好包含不同操作系統(tǒng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺后，在虛擬系統(tǒng)中建立地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，同時部署配置ARCSDE空間數(shù)據(jù)引擎、ARCIMS空間數(shù)據(jù)服務(wù)軟件、WEBLOGIC中間件等基礎(chǔ)軟件，再進(jìn)行各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署，最后在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持下進(jìn)行綜合調(diào)試。下面將分別對虛擬機(jī)技術(shù)與地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)結(jié)合下的網(wǎng)絡(luò)平臺搭建、數(shù)據(jù)庫部署、業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署調(diào)試等進(jìn)行探討。
　　2.1 網(wǎng)絡(luò)平臺搭建
　　目前地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)安裝部署在兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，五至六臺應(yīng)用服務(wù)器上。各個服務(wù)器通過物理網(wǎng)絡(luò)連接，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，會造成整個系統(tǒng)的運(yùn)行不暢。且物理網(wǎng)絡(luò)的連接使整個系統(tǒng)的冗余備份、異地移植等變得復(fù)雜、困難。利用虛擬機(jī)技術(shù)，可在一臺服務(wù)器上搭建包含多個不同操作系統(tǒng)的虛擬服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)平臺。每臺虛擬服務(wù)器添加雙虛擬網(wǎng)卡，一個網(wǎng)卡采用Host-Only網(wǎng)絡(luò)模式，一個網(wǎng)卡采用Bridge網(wǎng)絡(luò)模式。各虛擬服務(wù)器之間即可通Host-Only網(wǎng)絡(luò)模式，實(shí)現(xiàn)同一臺主機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信連接，完全避免外部物理網(wǎng)絡(luò)故障給整個系統(tǒng)帶來的影響；也可通過Bridge網(wǎng)絡(luò)模式，實(shí)現(xiàn)通過外部網(wǎng)絡(luò)外界訪問系統(tǒng)的目的。
　　按照現(xiàn)有地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的安裝部署情況，Oracle數(shù)據(jù)庫和ArcSDE數(shù)據(jù)引擎安裝部署在Linux系統(tǒng)上，其余支持系統(tǒng)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)均安裝部署在Microsoft 2003 Server系統(tǒng)上。因此在虛擬機(jī)中，可虛擬一臺Linux服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，虛擬兩至三臺Microsoft 2003 Server作為應(yīng)用服務(wù)器。
　　虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺搭建完成后，通過Bridge虛擬模式網(wǎng)卡，還可模擬出一個與真實(shí)相差無幾的客戶端/服務(wù)器環(huán)境，便于對Oracle Net組件及通過ArcGIS Desktop連接ArcSDE進(jìn)行配置使用。
　　2.2 數(shù)據(jù)庫的部署
　　地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的核心，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)需在地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支持下才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行正常與否直接影響著整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。從地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的日常運(yùn)行來看，每一次數(shù)據(jù)庫出問題都會給整個系統(tǒng)帶來災(zāi)難性的影響。另外，由于地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)24小時不間斷運(yùn)行，每日運(yùn)維也在不斷計(jì)算，產(chǎn)生了大量的計(jì)算結(jié)果及運(yùn)行日志，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的表空間、系統(tǒng)表空間等常常需要清理、擴(kuò)展。數(shù)據(jù)庫在日常工作中操作頻繁，任何一個誤操作都可能帶來嚴(yán)重后果。通過在虛擬數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上部署地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，可利用虛擬機(jī)“閃回”鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余備份，不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)庫運(yùn)行異常。更可通過在虛擬服務(wù)器上操作來驗(yàn)證對真實(shí)數(shù)據(jù)庫的操作是否正確，起到提前試驗(yàn)的目的。
　　在已搭建好的虛擬數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，通過安裝部署ORACLE數(shù)據(jù)庫和ARCSDE數(shù)據(jù)引擎，建立用戶及表空間，導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等可實(shí)現(xiàn)地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的部署，為整個系統(tǒng)的冗余備份、異地移植、快速恢復(fù)等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的更新也是地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作。運(yùn)用虛擬數(shù)據(jù)庫，可先將需要更新的數(shù)據(jù)導(dǎo)入虛擬數(shù)據(jù)庫中，通過各虛擬業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行使用，確認(rèn)無誤后再導(dǎo)入真實(shí)數(shù)據(jù)庫，大大提升數(shù)據(jù)庫的安全性、穩(wěn)定性。
　　2.3 業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署
　　業(yè)務(wù)系統(tǒng)是地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的主干。在地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支持下，業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過計(jì)算產(chǎn)生各種評估結(jié)果、報(bào)告和輔助決策信息供指揮人員參考。整個地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)共包含14個業(yè)務(wù)軟件，目前部署在5至6臺應(yīng)用服務(wù)器上。軟件數(shù)量所用服務(wù)器數(shù)量較多，造成了運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、運(yùn)行成本較高和系統(tǒng)備份較難等問題。利用虛擬機(jī)技術(shù)，在一臺高性能服務(wù)器上，完成虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺及數(shù)據(jù)庫的搭建后，可將眾多業(yè)務(wù)軟件部署在劃分成多個虛擬服務(wù)器的單一服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的冗余備份。
　　另外各業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行時，通過系統(tǒng)總線相互關(guān)聯(lián)，一個系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果，往往是其他系統(tǒng)的運(yùn)算依據(jù)，系統(tǒng)之間復(fù)雜的內(nèi)部聯(lián)絡(luò)也使得單一系統(tǒng)的運(yùn)行故障會影響整個系統(tǒng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。
　　利用虛擬機(jī)技術(shù)，可對每臺虛擬應(yīng)用服務(wù)器隨時進(jìn)行備份，發(fā)生問題后，利用“閃回”功能，迅速回到正確狀態(tài)，在提升整個系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，也為日后二次開發(fā)、本地化研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　2.4 應(yīng)急指揮系統(tǒng)冗余備份測試
　　在虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺上，部署好地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及各相關(guān)業(yè)務(wù)軟件之后，可通過人工觸發(fā)地震來測試整個虛擬地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的性能，檢驗(yàn)基于虛擬技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)對原有系統(tǒng)的冗余備份。通過使用鏡像“閃回”技術(shù)，可檢驗(yàn)系統(tǒng)的快速恢復(fù)功能。機(jī)機(jī)的鏡像管理器，可使使用者隨時保存當(dāng)前鏡像，也可回到任意保存了鏡像的時刻，整個系統(tǒng)狀態(tài)將和保存鏡像時的狀態(tài)一樣。
　　通過異地拷貝虛擬機(jī)文件，可檢驗(yàn)基于虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)的異地移植靈活性。虛擬機(jī)表現(xiàn)為一系列的虛擬機(jī)硬件配置文件及虛擬磁盤文件，在部署虛擬機(jī)時，不同的虛擬機(jī)可設(shè)立不同的名稱，只需將不同虛擬機(jī)的硬件配置文件及磁盤文件簡單復(fù)制，即可實(shí)現(xiàn)跨平臺的異地部署。
　　3 基于虛擬機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
　　利用虛擬機(jī)技術(shù)，在一臺高性能服務(wù)器上建立的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：
　　1）易于實(shí)現(xiàn)整個應(yīng)急指揮系統(tǒng)的備份及轉(zhuǎn)移部署。
　　虛擬機(jī)可表現(xiàn)為一系列的虛擬機(jī)的虛擬硬件配置文件及虛擬磁盤文件，這些文件均可方便地刻錄備份，并在各種不同系統(tǒng)的虛擬機(jī)中加載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的跨平臺部署。
　　2）便于數(shù)據(jù)庫更新。
　　數(shù)據(jù)庫更新前，首先在虛擬機(jī)搭建的備份系統(tǒng)中進(jìn)行更新并進(jìn)行充分測試，確認(rèn)數(shù)據(jù)的有效性后，再導(dǎo)入正式系統(tǒng)。
　　3）無需掌握復(fù)雜的系統(tǒng)備份及恢復(fù)過程便可實(shí)現(xiàn)快速的系統(tǒng)恢復(fù)操作。
　　虛擬應(yīng)急指揮系統(tǒng)可隨時對整個系統(tǒng)進(jìn)行備份，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可方便的利用虛擬機(jī)的快照“閃回”功能實(shí)現(xiàn)整個應(yīng)急系統(tǒng)的快速恢復(fù)。
　　4）可對系統(tǒng)大膽進(jìn)行各種二次開發(fā)及調(diào)優(yōu)操作。
　　以往對系統(tǒng)的二次開發(fā)或調(diào)優(yōu)操作時，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，往往不敢放手試驗(yàn)，現(xiàn)在利用虛擬機(jī)的快照“閃回”功能，可對系統(tǒng)進(jìn)行大膽操作。
　　4 結(jié)束語
　　基于虛擬機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)，使原來需要兩臺數(shù)據(jù)服務(wù)器，六臺應(yīng)用服務(wù)器的整個系統(tǒng)在一臺高性能服務(wù)器上即可實(shí)現(xiàn)?；谔摂M機(jī)技術(shù)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)還可利用“閃回”技術(shù)，記錄操作過程的每一步，方便技術(shù)人員隨時回到上一次的原始狀態(tài)，減少了每次試驗(yàn)的重復(fù)步驟，在提高效率的同時也增強(qiáng)了開發(fā)、試驗(yàn)的靈活性、可恢復(fù)性。而且通過虛擬機(jī)技術(shù)在一臺服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)，啟動快速、移植方便，可為現(xiàn)有地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)提供快速安全靈活的冗余備份，提升整個系統(tǒng)的安全性、實(shí)用性、可靠性。
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