氣象信息系統(tǒng)中虛擬化技術的應用

摘 要：虛擬化技術是信息系統(tǒng)建設和管理上的一個突破性進步，虛擬化技術應用于氣象信息系統(tǒng)中，在系統(tǒng)軟件開發(fā)、服務器進行拆分整合遷移、信息系統(tǒng)災難性故障恢復等方面發(fā)揮了重大作用，這項技術的應用不僅節(jié)約了網(wǎng)絡端口，網(wǎng)絡中心設備數(shù)量和能源消耗，顯著提高了信息資源的靈活性和系統(tǒng)基礎設施的復雜性，為信息系統(tǒng)用戶提供了高效、安全的服務保障。

關鍵詞：虛擬化；安全隔離；氣象信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP333.96

虛擬化是一個廣義的術語，該技術用于計算機方面即允許一臺計算機上同時運行多個操作系統(tǒng)，擴大硬件容量，簡化軟件重新配置過程，如CPU虛擬化技術可實現(xiàn)單CPU模擬多CPU并行，一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng)，所有應用程序都能在相互獨立空間內運行且互不影響，顯著提高計算機工作效率。虛擬化又是一個抽象層，又能將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，為計算機系統(tǒng)提高IT資源利用率和靈活性，同時允許每個不同操作系統(tǒng)都有自己的一套虛擬硬件如網(wǎng)卡、CPU等，并在這些硬件中加載操作系統(tǒng)和應用程序，而且操作系統(tǒng)均將這些物理硬件組件視作一組一致的標準化硬件。虛擬被機封在系統(tǒng)文件中，可快速對文件進行保存、復制和部署，實現(xiàn)幾秒鐘內就將整個計算機系統(tǒng)由一臺物理服務器轉移至另一臺物理服務器，完成連續(xù)的工作負載整合及零停機維護。

隨著氣象部門信息化建設的突破性發(fā)展，服務器數(shù)量不斷增加，現(xiàn)有的信息系統(tǒng)構架普遍存在著應用于數(shù)據(jù)混雜現(xiàn)象，安全性差、資源配置及利用不合理、管理水平較低等問題嚴重。因此，部署一定規(guī)模的網(wǎng)絡應用，加強氣象信息化虛擬化技術建設應用日漸成為趨勢，通過虛擬化技術不斷提高資源利用，并根據(jù)用戶業(yè)務需求變化快速靈活的進行資源配置。

1 應用虛擬化技術的重要意義

隨著氣象事業(yè)的發(fā)展，未來更多的氣象業(yè)務需要更多的新技術來支撐，氣象觀測業(yè)務規(guī)模的不斷擴大和業(yè)務量的增加，收集的數(shù)據(jù)量也日益增多，面臨重新購置或對實體服務器進行升級現(xiàn)象，而且服務器數(shù)據(jù)中心能耗大，資源分配不合理，服務器托管空間費用等無疑加劇了氣象信息系統(tǒng)硬件資源和運行經(jīng)費成本等開銷。而且，當前氣象部門機房中堆滿了不同時期采購的不同基礎設施，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，還停留在手工管理基礎上，管理工作量大，氣象信息中心基礎設施復雜，使得難以實現(xiàn)統(tǒng)一自動化管理，服務保障水平低，信息中心的應用還采用單獨的服務器部署，服務器數(shù)量多但每臺服務器利用率不高，一出現(xiàn)問題就可能導致整個應用癱瘓，且服務器單點故障多，管理員整日忙碌于安裝、維修等機械管理工作，很多時候仍無法及時處理故障，這種低服務保障水平嚴重阻礙著氣象業(yè)務等工作的正常開展。一些利用率很低的獨立服務器因無法投入其他應用造成大量資源閑置，同時，由于大量氣象業(yè)務數(shù)量的增加，又使得原本軟硬件資源就分配不合理的現(xiàn)有網(wǎng)絡資源產(chǎn)生了巨大壓力。

引進虛擬化技術后，虛擬化技術快速驗證、部署和應用，提高了現(xiàn)有資源的利用率，節(jié)約了網(wǎng)絡端口，節(jié)省了一部分網(wǎng)絡中心網(wǎng)絡設備的投入，延長舊有操作系統(tǒng)和硬件的使用壽命，能在混合軟件環(huán)境中簡化物理基礎設施進而節(jié)約成本開支，同時在簡化系統(tǒng)管理、使動態(tài)載荷平衡、服務器中斷最小化的恢復故障、實現(xiàn)服務器整合等方面有了明顯突出的改善。氣象信息系統(tǒng)服務器的虛擬化，僅利用了現(xiàn)有較少的硬件資源就實現(xiàn)了多重應用程序和操作系統(tǒng)的運行，虛擬機與主機和其他虛擬機完全隔離，在操作系統(tǒng)中所做的任一業(yè)務操作都不會影響到主機的操作系統(tǒng)，用戶可根據(jù)自身業(yè)務需求快速調配新資源，如果其中一個虛擬機發(fā)生故障，其他所有虛擬機和主機均不會受到牽連，相互之間也不會遭受病毒木馬等破壞和數(shù)據(jù)泄露，完整的虛擬機環(huán)境還便于進行單個文件的備份、移動和復制，有效保證了應用程序的兼容性和大量重要氣象信息的安全性。

2 氣象信息系統(tǒng)中虛擬化技術的應用

2.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)

氣象信息技術人員在對軟件項目開發(fā)時，至少應需要一臺或兩臺以上的服務器進行軟件開發(fā)平臺和測試環(huán)境的搭建，地方臺站經(jīng)費難以承受購買那么多昂貴服務器進行測試，虛擬化技術可以滿足項目開發(fā)需求，利用一臺物理計算機模擬出一臺或多臺虛擬計算機，這些虛擬機可安裝操作系統(tǒng)、應用程序和訪問網(wǎng)絡資源等，也就是說由一臺物理服務器上搭建多個操作系統(tǒng)來實現(xiàn)技術需求，或是搭建一個虛擬局域網(wǎng)來完成測試。

2.2 服務器拆分、整合、遷移

對服務器進行拆分整合遷移，是虛擬化技術有效提高資源利用率的應用。對于一臺服務性能較高但工作負荷小的服務器，可運用虛擬化技術將其拆分為邏輯上的多臺服務器供多個用戶使用，這樣就使這臺計算機的大量資源得到了充分有效利用；而且，進行拆分后多個業(yè)務系統(tǒng)運行于一臺物理服務器上，減少了機房占用空間，還能節(jié)約機房服務器耗電量，降低熱量釋放，減輕機房空調等運行壓力；信息中心技術管理人員管理、維護工作量下降，有充裕的時間管理有限的幾臺服務器，使服務器24h正常運轉有了可靠技術保障。

利用虛擬整合技術，可將大量性能一般的計算機整合為一臺高性能計算機，滿足氣象臺站數(shù)值預報、氣象影視制作等領域數(shù)據(jù)計算、視頻處理等方面對高性能計算機的需求，解決了資金不足不能及時購置高性能服務器的難題。

利用虛擬化技術，還可按照各部門所需資源，把信息中心一臺邏輯服務器上進行虛擬分區(qū)，將一部分閑置資源動態(tài)的加入另一臺邏輯服務器中，提高另一臺計算機性能，從而使資源得到更合理的分配，提高每臺服務器利用率。而且虛擬環(huán)境還能在單臺服務器上部署多個應用，每個應用都能安全隔離，實現(xiàn)了對多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)安全性的保障。

2.3 系統(tǒng)災難性故障恢復

虛擬機的環(huán)境和被保護服務器環(huán)境是完全一樣的，如果信息中心主服務器受故障或其他損壞影響而停止工作，就可以利用這一作用啟動和主服務器同步并做備份的虛擬主機臨時作為主服務器對外提供服務，直接發(fā)送通知或郵件到管理員移動終端；一旦主服務器恢復正常，這些臨時客串主服務器的虛擬機上的操作系統(tǒng)、應用程序、數(shù)據(jù)庫及其他相關數(shù)據(jù)都會自動遷移回原來的主服務器上。這一系列應對過程都是虛擬化技術災備解決方案帶來的，最大限度的減少了服務器停機時間和數(shù)據(jù)丟失量，而且整個過程用戶都不會覺察到曾出現(xiàn)業(yè)務中斷的現(xiàn)象。物理服務器被修復后，在災備系統(tǒng)里運行的操作也就是災備系統(tǒng)中虛擬機重新遷移回物理服務器的過程，只需管理人員輕松點擊幾次鼠標即可完成這些操作。

3 結束語

虛擬化技術在氣象信息系統(tǒng)中的應用，一是可優(yōu)化機房網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)性能，調整資源合理有效利用，節(jié)約機房經(jīng)費和耗能，二是能解決多系統(tǒng)共存和隔離問題，保障各部門數(shù)據(jù)安全性。面對現(xiàn)代氣象事業(yè)迅速發(fā)展的需求，氣象信息系統(tǒng)原有的建設模式已逐漸被虛擬化技術替代，這種技術優(yōu)勢在使用過程中已得到了業(yè)界的廣泛認可，隨著氣象信息系統(tǒng)的規(guī)模發(fā)展和虛擬化技術的不斷成熟完善，會越來越多的推廣應用于氣象信息系統(tǒng)中。氣象信息中心管理人員要熟練掌握虛擬化技術，學會靈活運用虛擬化軟件，充分發(fā)揮其在氣象信息系統(tǒng)中的有效作用，提高氣象信息系統(tǒng)服務保障水平。

參考文獻：

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作者簡介：李建明（1973.12-），男，山東壽光人，本科，氣象電子高級工程師，從事氣象信息網(wǎng)絡工作。