虛擬化技術(shù)在氣象信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究

陳斌源，紀(jì)立恒

（福建省漳州市氣象局 福建 漳州 363000）

1 引言

在信息技術(shù)高速發(fā)展的前提條件下，信息建設(shè)已經(jīng)成主要的建設(shè)項(xiàng)目，并且已經(jīng)取得極大的突破，例如在三江源自然保護(hù)區(qū)的信息系統(tǒng)以及新一代的天氣雷達(dá)，使氣象網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及信息系統(tǒng)建設(shè)得到進(jìn)一步的推動(dòng)，以目前情況來(lái)看，氣象部門已經(jīng)進(jìn)一步的應(yīng)用虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信，以及視頻等功能，氣象信息化建設(shè)使數(shù)據(jù)的傳輸以及預(yù)報(bào)質(zhì)量得到提高，也已經(jīng)成為氣象領(lǐng)域中主要的應(yīng)用趨勢(shì)。

2 虛擬化技術(shù)的必要性

氣象系統(tǒng)的發(fā)展需要技術(shù)的支撐，目前氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)模正在不斷的發(fā)展，使資源的應(yīng)用程度以及運(yùn)行維護(hù)的成本也逐漸加大，隨著科技的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，很多新型業(yè)務(wù)需要更多技術(shù)確保其本身的發(fā)展，業(yè)務(wù)量的增加以及數(shù)據(jù)量的提高，使氣象信息中心在無(wú)形中成為一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，從建設(shè)的角度來(lái)看，虛擬化建設(shè)已經(jīng)成為氣象系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的缺點(diǎn)

在傳統(tǒng)的理念中，數(shù)據(jù)中心是以多個(gè)實(shí)體服務(wù)器構(gòu)成的，然后對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行分析完成，在業(yè)務(wù)量增加時(shí)，需要對(duì)實(shí)體服務(wù)器進(jìn)一步升級(jí)，使工作單位對(duì)其方面的投入增加，數(shù)據(jù)中心耗費(fèi)的能源巨大，并且內(nèi)部存在資源分配不合理的現(xiàn)象，因此需要思考出一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)低廉并且實(shí)用性較高的運(yùn)行方式[1]。

氣象信息中心具有設(shè)施復(fù)雜，服務(wù)器水準(zhǔn)較低，工作量較大的特點(diǎn)，在信息化技術(shù)不斷加大的今天，應(yīng)用項(xiàng)目以及服務(wù)器的數(shù)量進(jìn)一步的增加。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)缺乏整體的規(guī)劃，使機(jī)房?jī)?nèi)各項(xiàng)服務(wù)器以及基礎(chǔ)設(shè)施布置復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理，并且目前的管理模式以人工管理為主，工作人員的工作量較大，呈現(xiàn)出單點(diǎn)故障較多，服務(wù)水平低的特點(diǎn)，目前氣象信息中心采取的是單獨(dú)服務(wù)器的部署，此種方式一旦服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題，那么便會(huì)造成應(yīng)用的癱瘓，而且由于服務(wù)器數(shù)量較多的原因，使發(fā)生故障的位置多變，增大管理工作量，繁瑣難以管理。使氣象業(yè)務(wù)以及相關(guān)的科研工作無(wú)法正常的開展。

此外，軟硬件資源分配的不合理，氣象業(yè)務(wù)數(shù)量的增加以及信息系統(tǒng)的發(fā)展，使網(wǎng)絡(luò)資源越發(fā)的緊張，信息中心的布置中，政務(wù)辦公以及數(shù)據(jù)的接收都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的壓力，并且有些服務(wù)器利用率較低，使服務(wù)器閑置，造成資源的浪費(fèi)。

2.2 虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

虛擬化技術(shù)的主要特點(diǎn)便是可以進(jìn)行快速的驗(yàn)證以及部署，其動(dòng)態(tài)載荷平衡以及便捷性較強(qiáng)，增加系統(tǒng)以及設(shè)備的使用壽命，在混合的條件下，節(jié)省成本，提高資源的利用程度，通過(guò)簡(jiǎn)化系統(tǒng)、整合資源的方式改善系統(tǒng)，輔以虛擬化，以較少的資源便可以實(shí)現(xiàn)多重程序的應(yīng)用以及系統(tǒng)的操作，因此需要用戶根據(jù)實(shí)際的資源進(jìn)行調(diào)配，此種操作方式可以有效的為信息提供保證[2]。

3 實(shí)際應(yīng)用情況

在某省的氣象局中，為保證可以全天開展工作，并且節(jié)省能源的消耗，選擇虛擬化技術(shù)的建設(shè)，通過(guò)虛擬化技術(shù)將40余個(gè)業(yè)務(wù)，通過(guò)四臺(tái)計(jì)算機(jī)與一臺(tái)光纖交換機(jī)組成FC網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的運(yùn)行，在計(jì)算機(jī)中使用vmware底層操作系統(tǒng)esxi，使用vcenter對(duì)四臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行集中管理[3]。

漳州市氣象局中通過(guò)兩臺(tái)服務(wù)器及一套存儲(chǔ)陣列利用千兆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。共同搭建虛擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)對(duì)外接口管理，并虛擬出數(shù)臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行實(shí)際的業(yè)務(wù)使用。實(shí)現(xiàn)區(qū)域站數(shù)據(jù)收集整理、共享服務(wù)器的搭建、多臺(tái)服務(wù)器快速備份等。方便了業(yè)務(wù)的使用，服務(wù)器的維護(hù)管理以及服務(wù)器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)備份。

4 主要的應(yīng)用方向

信息中心服務(wù)器虛擬化管理，有很多的解決方案，首先虛擬化的分類是決定虛擬化應(yīng)用的，最為簡(jiǎn)單的虛擬化方式為，通過(guò)相應(yīng)的軟件建立虛擬服務(wù)器以及底層硬件，Virtual PC便是此方式的主要代表，還有一種是通過(guò)虛擬化技術(shù)將一個(gè)服務(wù)器變成多個(gè)虛擬環(huán)境，各虛擬環(huán)境之間彼此獨(dú)立，保證各區(qū)域的數(shù)據(jù)可以完成被隔離，使服務(wù)器的利用率得到提升，減少工作量的同時(shí)，使管理所需要投入的成本得到降低。

4.1 系統(tǒng)軟件的開發(fā)以及運(yùn)作

虛擬化軟件的應(yīng)用，使一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)的操作，虛擬機(jī)的作用與實(shí)體計(jì)算機(jī)相同，可以執(zhí)行系統(tǒng)的安裝以及網(wǎng)絡(luò)資源的訪問(wèn)等工作，虛擬計(jì)算機(jī)從用戶的角度來(lái)看，其本身更像是一種程度，但是對(duì)程序而言，其更像計(jì)算機(jī)，可以發(fā)揮計(jì)算機(jī)應(yīng)有的效果，在大部分情況下，計(jì)算機(jī)技術(shù)人員由于軟件開發(fā)要求，需要在一個(gè)或者多個(gè)服務(wù)器上建立相應(yīng)的工作平臺(tái)以及測(cè)試方式，但是由于計(jì)算機(jī)服務(wù)器價(jià)格較高，無(wú)法在開發(fā)中應(yīng)用太多的服務(wù)器，因此可以在單個(gè)實(shí)體服務(wù)器中建立多個(gè)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作，搭建虛擬平臺(tái)完成相應(yīng)的測(cè)試。

4.2 提高資源利用率

虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)中主要有三點(diǎn)，分別是拆分、遷移以及整合。

（1）拆分，由于一部分服務(wù)器的性能較高，并且工作的負(fù)荷較少，使資源沒有得到利用，提高額外資源消耗，因此可以通過(guò)虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)拆分，將此臺(tái)計(jì)算機(jī)拆分成多個(gè)虛擬服務(wù)器，達(dá)到同步使用的目的，使計(jì)算機(jī)的硬件資源得到充分的利用，此方式適用于性能較強(qiáng)的大型計(jì)算機(jī)或者小型計(jì)算機(jī)。

拆分的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)便是減少機(jī)房的占用空間，使服務(wù)器的耗電量減少，以目前情況來(lái)看，在信息中心中有著多個(gè)服務(wù)器，但是CPU等硬件資源的利用率較低，僅可以達(dá)到百分之二十五左右，使系統(tǒng)硬件的資源得不到充分的利用，虛擬化技術(shù)可以有效的利用系統(tǒng)資源，降低機(jī)房的用電量，使機(jī)房空調(diào)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)得到緩解。

（2）整合，在氣象數(shù)值的預(yù)報(bào)以及氣象影視制作的過(guò)程中，數(shù)據(jù)的分析以及處理需要性能極高的計(jì)算機(jī)，但是由于資源等方面的限制，無(wú)法購(gòu)置高性能計(jì)算機(jī)，因此可以通過(guò)虛擬整合技術(shù)，將大量性能一般的計(jì)算機(jī)，整合為一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，滿足用戶的使用需要。此方式主要應(yīng)用于性能一般的計(jì)算機(jī)。

（3）遷移，遷移是通過(guò)將服務(wù)器內(nèi)部限制的一部分資源，遷移到以一臺(tái)服務(wù)器中，提高使用性能。在實(shí)現(xiàn)資源共享的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的操作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)物理服務(wù)器的虛擬分區(qū)，保證多用戶使用時(shí)，數(shù)據(jù)的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

氣象信息技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)便是虛擬化技術(shù)，傳統(tǒng)的氣象信息工作方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的工作需要，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用可以極大程度上使機(jī)房網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能優(yōu)化，使資源得到充分有效的利用，節(jié)約成本，節(jié)省消耗，無(wú)論從微觀或者宏觀的角度開看，虛擬化技術(shù)在氣象系統(tǒng)中主要發(fā)揮的作用便是保證最大的投資收益，在提高工作質(zhì)量的同時(shí)，縮小企業(yè)運(yùn)行收益。

[1] 范玉鑫，陳暉，吳天亭，等.虛擬化技術(shù)在氣象信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].氣象災(zāi)害防御，2016，23(1)：44-45.

[2] 劉一謙，方國(guó)強(qiáng)，張常亮，等.基于虛擬化技術(shù)構(gòu)建省級(jí)氣象信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2017，26(7)：84-89.

[3] 湯寧，汪華，王娟，等.貴州氣象信息業(yè)務(wù)應(yīng)用虛擬化技術(shù)平臺(tái)介紹[J].貴州氣象，2015，39(1)：62-64.