基于云計(jì)算的國(guó)家級(jí)氣象資源池設(shè)計(jì)與建設(shè)

聶元丁

(國(guó)家氣象信息中心，北京 100081)

0 引 言

氣象行業(yè)經(jīng)歷了“十一五”期間推進(jìn)信息化“全國(guó)氣象雷達(dá)共享”和通信網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè)，信息化工作取得顯著成效。隨著氣象行業(yè)信息化建設(shè)的深入推進(jìn)，要求業(yè)務(wù)響應(yīng)更快速、管控更集中、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)、工作更協(xié)同。

國(guó)家氣象信息中心承擔(dān)著國(guó)家級(jí)氣象基礎(chǔ)信息、計(jì)算機(jī)、局域網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)資源的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維及相關(guān)服務(wù)工作。氣象部門(mén)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)種類要素繁多，包括地面、高空、衛(wèi)星、雷達(dá)、預(yù)報(bào)、數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻資料等資料類型，數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度快，而國(guó)家氣象信息中心是氣象行業(yè)的國(guó)家級(jí)計(jì)算和存儲(chǔ)加工處理的數(shù)據(jù)中心，目前的IT基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)無(wú)法滿足海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及氣象資料分析處理加工的需求，需要對(duì)氣象信息基礎(chǔ)設(shè)施資源池進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)和統(tǒng)一建設(shè)。

為了開(kāi)展氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合構(gòu)建研究，解決信息孤島問(wèn)題，利用業(yè)界成熟的云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建氣象信息基礎(chǔ)設(shè)施資源池，在虛擬化平臺(tái)上承載氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣象應(yīng)用虛擬化，合理利用氣象數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)產(chǎn)品和研究成果。氣象云基礎(chǔ)設(shè)施資源池在氣象行業(yè)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)，利用業(yè)界成熟的云計(jì)算技術(shù)，為用戶應(yīng)用提供可共享的氣象數(shù)據(jù)資源，可擴(kuò)展、可管理、可量化、可運(yùn)維的氣象數(shù)據(jù)處理和服務(wù)有著非常重要的意義[1]。

作為信息化新技術(shù)，有關(guān)云計(jì)算資源池的規(guī)劃和實(shí)施并沒(méi)有現(xiàn)成可以遵循的系統(tǒng)方法，氣象行業(yè)同時(shí)又具有自身的特殊性和重要性，其他行業(yè)沒(méi)有可以借鑒的成功案例，這些也導(dǎo)致了氣象資源池規(guī)劃和建設(shè)的難度。文中在理解云計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象業(yè)務(wù)的自身特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了氣象行業(yè)中資源池的基礎(chǔ)架構(gòu)，闡述了資源池建設(shè)如何規(guī)劃、資源池如何建設(shè)部署，同時(shí)對(duì)氣象資源池如何在業(yè)務(wù)應(yīng)用遷移入云后產(chǎn)生的投資收益進(jìn)行分析，說(shuō)明了該資源池規(guī)劃和建設(shè)部署的可行性和有效性。目前，業(yè)界沒(méi)有成熟的資源池規(guī)劃和部署方案，而該資源池的規(guī)劃和部署會(huì)給其他行業(yè)帶來(lái)很好的借鑒價(jià)值。

1 氣象信息化現(xiàn)狀

氣象行業(yè)數(shù)據(jù)有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程主要是獲取、檢查、加工、處理、服務(wù)，各個(gè)環(huán)節(jié)互為上下游，彼此緊密聯(lián)系；氣象行業(yè)的IT管理人員運(yùn)維的信息工作與氣象信息系統(tǒng)緊密相關(guān)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)全部是7*24小時(shí)無(wú)間斷全天候運(yùn)行[2]。氣象行業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的產(chǎn)生是根據(jù)某一個(gè)或某些具有共性的一類特定需求如短期氣象預(yù)報(bào)，長(zhǎng)期氣候預(yù)報(bào)，山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的。根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的流程，受客觀條件所限，每個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)來(lái)源和采購(gòu)方式不盡相同，目的與背景不同，業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間也彼此無(wú)關(guān)聯(lián)，每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有項(xiàng)目本身對(duì)IT基礎(chǔ)資源(包括計(jì)算和存儲(chǔ)以及開(kāi)發(fā)環(huán)境)的特定需求。

目前國(guó)家氣象信息中心服務(wù)器主要以X86服務(wù)器為主，小型機(jī)為輔，運(yùn)行著天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)，氣候監(jiān)測(cè)預(yù)警，數(shù)據(jù)庫(kù)、文件共享、通信傳輸、信息安全等多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，基本是采取每個(gè)系統(tǒng)部署在自身項(xiàng)目采購(gòu)的單套或者多套服務(wù)器和存儲(chǔ)上。通過(guò)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的資源監(jiān)控分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)服務(wù)器的計(jì)算平均利用率長(zhǎng)期在5%以下，存儲(chǔ)資源空間也沒(méi)有得到充分合理的利用，直接導(dǎo)致了資源閑置、機(jī)房空間以及空調(diào)電源等的不合理能耗，另外，隨著新項(xiàng)目的出現(xiàn)以及舊項(xiàng)目的升級(jí)等多期建設(shè)，機(jī)房?jī)?nèi)單獨(dú)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量增加，帶來(lái)了IT基礎(chǔ)設(shè)施管理復(fù)雜度不斷提高、機(jī)房能耗浪費(fèi)巨大等一系列問(wèn)題。作為為氣象信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)和支持的國(guó)家氣象信息中心，面臨了諸多問(wèn)題，主要包括：

(1)每套業(yè)務(wù)系統(tǒng)從項(xiàng)目立項(xiàng)、科研報(bào)告、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、需求分析開(kāi)始都留出預(yù)算，為項(xiàng)目獨(dú)立購(gòu)買項(xiàng)目所需的基礎(chǔ)設(shè)施硬件，設(shè)備按照滿足項(xiàng)目業(yè)務(wù)系統(tǒng)資源需求的理論峰值指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)購(gòu)買；

(2)每套業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有各自獨(dú)立的架構(gòu)和特征，加大了IT管理人員的運(yùn)維管理難度，同時(shí)也使得IT管理復(fù)雜、IT維護(hù)成本不斷提高；

(3)不同項(xiàng)目購(gòu)置的基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)致機(jī)房機(jī)柜空間分配困難，由于空間和電源供應(yīng)等問(wèn)題也為將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展帶來(lái)隱患；

(4)由于各個(gè)項(xiàng)目購(gòu)置的硬件配置不盡相同，不同硬件性能指標(biāo)也不同，并且IT設(shè)備更新?lián)Q代頻繁，導(dǎo)致各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中淘汰的資源得不到很好的利用，資源重復(fù)利用效率差，造成了設(shè)備資源的浪費(fèi)。

上述問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因在于存在IT信息孤島。信息化項(xiàng)目的建設(shè)一般都要按照不同獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)而獨(dú)立完成項(xiàng)目立項(xiàng)、規(guī)劃、建設(shè)以及最后的項(xiàng)目業(yè)務(wù)化工作，每個(gè)項(xiàng)目需要根據(jù)項(xiàng)目應(yīng)用對(duì)IT基礎(chǔ)設(shè)施能力的要求，配置各種硬件設(shè)備資源，包括服務(wù)器、磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)以及所涉及的網(wǎng)絡(luò)資源。由于項(xiàng)目的獨(dú)立性，每個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)設(shè)備指標(biāo)都按照業(yè)務(wù)運(yùn)算的資源峰值疊加來(lái)配置購(gòu)買這些資源，通過(guò)獨(dú)立的物理服務(wù)器、基礎(chǔ)操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件平臺(tái)和獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)滿足應(yīng)用。這也就導(dǎo)致了各個(gè)項(xiàng)目在經(jīng)過(guò)建設(shè)驗(yàn)收業(yè)務(wù)上線后，形成的是各個(gè)縱向“煙囪”，煙囪間沒(méi)有任何資源可以共享，形成了所謂的信息孤島。在這種信息孤島技術(shù)環(huán)境中，系統(tǒng)之間相互通信很少，造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源重復(fù)或者浪費(fèi)的局面。這也帶來(lái)IT管理無(wú)法及時(shí)地滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求的難題，如何降低管理維護(hù)成本、提升服務(wù)效率，如何應(yīng)對(duì)服務(wù)創(chuàng)新等方面的挑戰(zhàn)。這也推動(dòng)了信息系統(tǒng)從傳統(tǒng)大型主機(jī)向開(kāi)放架構(gòu)[3-5]、從分布式架構(gòu)向云計(jì)算服務(wù)演進(jìn)[6]。

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展，基于云計(jì)算的虛擬化技術(shù)能很好地解決信息孤島問(wèn)題，是一種新型的計(jì)算模式。它以服務(wù)的形式為用戶提供各種IT資源，如硬件資源、存儲(chǔ)資源和應(yīng)用程序等[7]，跨越IT架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的統(tǒng)一管理、調(diào)度和監(jiān)控，進(jìn)而提高系統(tǒng)整體的靈活性和效益[8]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算是繼分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等發(fā)展而來(lái)的一種新計(jì)算模式,具有分布式及并行處理等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還具備負(fù)載均衡、資源共享、便于維護(hù)等特點(diǎn)[9]。云計(jì)算是近年來(lái)興起并廣受關(guān)注的一種資源提供、使用和計(jì)算模式[10]。

云計(jì)算包含兩層含義:一是云計(jì)算平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施，是用來(lái)構(gòu)建上層應(yīng)用程序的基礎(chǔ)；另外一層是構(gòu)建在這個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)之上的云計(jì)算應(yīng)用程序[11]。云計(jì)算具有資源虛擬化、存儲(chǔ)高效可靠、高可擴(kuò)展性、集約管理、按需服務(wù)、“超瘦”客戶端、使用方便等優(yōu)點(diǎn)[12-14]。云計(jì)算按照服務(wù)類型可分為三類[15]:基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(infrastructure as a service，IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(platform as a service，PaaS)和軟件即服務(wù)(software as a service，Saas)。在上述幾類服務(wù)模式中，IaaS模式位于最底層，向上層業(yè)務(wù)提供最基礎(chǔ)的設(shè)施以及服務(wù)。將處理器、內(nèi)存、輸入/輸出、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等虛擬化資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理調(diào)度，如圖1所示。

圖1 云計(jì)算架構(gòu)

2.2 云計(jì)算與OSI參考模型

OSI參考模型(open system interconnect)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)聯(lián)合制定的，從低到高分為七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。OSI參考模型層與層之間的關(guān)系既有聯(lián)系制約又互相獨(dú)立。其設(shè)計(jì)思路是聚合橫向的同類功能，而模塊化縱向的不同層次的功能。同樣，在IT建設(shè)中也可以借鑒OSI的設(shè)計(jì)思路，聚合基礎(chǔ)設(shè)施中的計(jì)算存儲(chǔ)等資源，形成統(tǒng)一可調(diào)度運(yùn)維的一個(gè)大資源池；模塊化縱向的不同層次的功能，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括所涉及的硬件設(shè)備如服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及操作系統(tǒng)與獨(dú)立硬件系統(tǒng)分離，降低維護(hù)成本。

在聚合資源形成統(tǒng)一的可運(yùn)維的資源池內(nèi)，當(dāng)業(yè)務(wù)方需要應(yīng)用需求時(shí)，應(yīng)用方不用關(guān)注應(yīng)用運(yùn)行所需要的設(shè)備資源的購(gòu)置，只需向資源池管理部門(mén)提出資源需求，IT運(yùn)維人員便可以根據(jù)業(yè)務(wù)申請(qǐng)?jiān)谫Y源池中分配相應(yīng)的資源給應(yīng)用方。當(dāng)業(yè)務(wù)上線運(yùn)行后，如果出現(xiàn)這個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)資源不足時(shí)，同樣應(yīng)用方可以申請(qǐng)擴(kuò)充資源，資源池運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)添加計(jì)算存儲(chǔ)資源，這樣承載業(yè)務(wù)運(yùn)行的資源對(duì)于業(yè)務(wù)方是透明的。這種架構(gòu)假設(shè)的是一種統(tǒng)一資源池，與信息孤島架構(gòu)完全不同，完全以業(yè)務(wù)應(yīng)用為中心，將可用資源整合到一起統(tǒng)一運(yùn)維。統(tǒng)一資源池為多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了一個(gè)通用的、高可用性的、橫向的、易管理、易擴(kuò)展的新一代統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)。

統(tǒng)一資源池架構(gòu)參考了OSI七層模型的設(shè)計(jì)思路，將處于不同功能位置的設(shè)備、介質(zhì)等進(jìn)行了模塊化的封裝，使得各層之間的關(guān)系變得獨(dú)立清晰，各層之間的訪問(wèn)可以跨介質(zhì)甚至跨平臺(tái)[16]。模型如圖2所示。

圖2 云計(jì)算與OSI參考模型

3 資源池架構(gòu)設(shè)計(jì)

中國(guó)氣象局在2014年啟動(dòng)了氣象云資源池建設(shè)項(xiàng)目，后期經(jīng)過(guò)多次的擴(kuò)充建設(shè)，目前已經(jīng)形成了相對(duì)成型的國(guó)家級(jí)氣象云IAAS資源池設(shè)計(jì)與實(shí)施方案。

3.1 設(shè)計(jì)原則

3.1.1 完整性原則

滿足設(shè)計(jì)要求，滿足系統(tǒng)架構(gòu)和功能需求，滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)和硬件指標(biāo)，適用于氣象資源池要求，遵循具有很好的完整性和適用性原則，保證系統(tǒng)正常實(shí)施和運(yùn)行。

3.1.2 柔性化原則

柔性反映資源應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)需求，適應(yīng)業(yè)務(wù)變化的能力。資源池的柔性原則是指資源可被調(diào)度、可按需求動(dòng)態(tài)分配和組裝，從而滿足不同需求的能力。包括計(jì)算和存儲(chǔ)容量基礎(chǔ)資源服務(wù)與處理能力方面，無(wú)論是在硬件系統(tǒng)還是軟件設(shè)計(jì)配置上都要有很好的易集成性和可擴(kuò)展性，方便今后系統(tǒng)擴(kuò)容。

3.1.3 實(shí)用性原則

系統(tǒng)為用戶提供簡(jiǎn)單、方便、易操作的人機(jī)交互界面，功能規(guī)劃設(shè)計(jì)便于日常管理維護(hù)，滿足系統(tǒng)功能要求，簡(jiǎn)便實(shí)用、易配置操作、易維護(hù)升級(jí)原則。

3.1.4 彈性原則

對(duì)資源運(yùn)行狀態(tài)下的能力要求，指的是根據(jù)應(yīng)用和軟/硬件的負(fù)載需求，對(duì)運(yùn)行環(huán)境中軟/硬件資源配置或數(shù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的影響降到最低。例如，資源配置改變的瞬間，如何做到用戶無(wú)感知的資源動(dòng)態(tài)調(diào)整；運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于經(jīng)常出現(xiàn)的瞬時(shí)峰值，如何做到各種負(fù)載參數(shù)的平滑升降[17]。

3.2 氣象云資源池建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)氣象信息化統(tǒng)一規(guī)劃，氣象云資源池采取分階段分任務(wù)建設(shè)，不同時(shí)期實(shí)現(xiàn)不同的建設(shè)目標(biāo)。第一階段實(shí)現(xiàn)IaaS，第二階段實(shí)現(xiàn)PaaS加SaaS。

3.2.1 第一階段(IaaS)建設(shè)目標(biāo)

在虛擬化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)全局應(yīng)用的集中管理、虛擬整合、動(dòng)態(tài)調(diào)度的功能，主要在不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域建設(shè)計(jì)算池、存儲(chǔ)池等。通過(guò)使用虛擬化技術(shù)，采用云模式構(gòu)架，初步實(shí)現(xiàn)IaaS，即：計(jì)算虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化。氣象云數(shù)據(jù)中心建成后，絕大部分應(yīng)用服務(wù)都將運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心，新增的氣象業(yè)務(wù)需求都由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)資源，為氣象業(yè)務(wù)的各類應(yīng)用提供統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境。

3.2.2 第二階段私有云(PaaS+SaaS)建設(shè)目標(biāo)

初步建成氣象私有云，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源與軟件資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份?；緦?shí)現(xiàn)PaaS，整合國(guó)家氣象信息中心的各類業(yè)務(wù)邏輯，設(shè)計(jì)與部署相應(yīng)的工作流，建立可重復(fù)運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)化流程，提供按需服務(wù)，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的快速部署和資源回收。同時(shí)在私有云基礎(chǔ)上構(gòu)建全局應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，為全局?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用集成、信息門(mén)戶、身份認(rèn)證等平臺(tái)提供運(yùn)行環(huán)境支撐，初步實(shí)現(xiàn)SaaS。

3.3 氣象云資源池架構(gòu)

氣象云資源池從2014年啟動(dòng)建設(shè)以來(lái)，到目前已經(jīng)初具規(guī)模，整個(gè)氣象云資源池由VMWARE和華為兩個(gè)虛擬化管理平臺(tái)組成，分別部署在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域，為局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供計(jì)算和存儲(chǔ)資源服務(wù)，整個(gè)資源池服務(wù)于中國(guó)氣象局各個(gè)業(yè)務(wù)單位，提供IT資源及平臺(tái)環(huán)境服務(wù)，涵蓋業(yè)務(wù)、政務(wù)、科研等方面，共承載包括強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，國(guó)家級(jí)氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)，中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)，軍事保障平臺(tái)等多個(gè)重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

截止到2018年1月，氣象云資源池總共包括47臺(tái)物理主機(jī)，資源池中應(yīng)用部署了總計(jì)279個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，702臺(tái)虛擬云主機(jī)及存儲(chǔ)資源，集約比達(dá)到1∶15左右，一臺(tái)物理主機(jī)承載了大約15個(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行。

4 應(yīng)用及效益分析

4.1 應(yīng)用情況

氣象云資源池中部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)分為兩大類，一類為新上線的虛機(jī)，承載新業(yè)務(wù)和科研應(yīng)用，另一類為舊的業(yè)務(wù)遷移入云，即P to V(physical to virtual)。對(duì)于第一類，由于虛擬和運(yùn)行環(huán)境均是全新部署，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，而對(duì)于第二類遷移入云的運(yùn)行多年的各種“舊”的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，由于各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)各不相同，原先均運(yùn)行在傳統(tǒng)的物理機(jī)上，類型千差萬(wàn)別，需要具體問(wèn)題具體分析處理。

總之，在系統(tǒng)入云的時(shí)候，需要遵循以下虛擬化 “入云落地”策略：

(1)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行在傳統(tǒng)物理服務(wù)器上，出現(xiàn)運(yùn)行該系統(tǒng)的多臺(tái)物理服務(wù)器的資源利用率過(guò)低時(shí)，需要考慮遷移入云虛擬化。利用虛擬化技術(shù)的“一分多”，即一臺(tái)物理機(jī)虛擬出多臺(tái)虛機(jī)的特性，在一臺(tái)物理機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，共享資源，提高利用率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)整合，降低TCO成本。

(2)物理服務(wù)器需要分配給不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用時(shí)，需要考慮采用虛擬化技術(shù)，虛擬資源不與物理機(jī)形成綁定關(guān)系，虛擬機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，快速部署，資源實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配和回收，滿足業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)變化需求。例如需求難以預(yù)測(cè)的系統(tǒng)、負(fù)載波動(dòng)大的系統(tǒng)、IDC彈性計(jì)算系統(tǒng)等。

(3)對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要使用共享存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)集群Cluster；需安裝特殊硬件(如獨(dú)立顯卡、USB-Key、串口等)；需要Oracle RAC架構(gòu)；需承載視頻直播業(yè)務(wù)；涉密系統(tǒng)或涉及敏感數(shù)據(jù)的，原則上不考慮入云解決，還是基于傳統(tǒng)的物理機(jī)形式承載。

4.2 效益分析

氣象云資源池在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的資源總量以及分配情況見(jiàn)表1。

從表中可以看出，目前計(jì)算資源CPU總數(shù)和內(nèi)存資源分配率都處于較高水平，CPU分配率達(dá)到159%，處于資源超分的狀態(tài)，真正發(fā)揮了資源集約的優(yōu)勢(shì)。

采用資源池虛擬化技術(shù)帶來(lái)多方面效益。首先是主機(jī)虛機(jī)的集約比大大提高。從表1中看出，氣象云資源池集約比累計(jì)達(dá)到1∶15左右，一臺(tái)物理主機(jī)承載了大約15個(gè)虛機(jī)的運(yùn)行，集約化效益顯著，CPU和內(nèi)存資源都得到了充分的利用，極大地發(fā)揮了資源的利用效率。其次從場(chǎng)地環(huán)境方面進(jìn)行考量，47臺(tái)4U服務(wù)器需5個(gè)機(jī)柜，如果所有虛擬機(jī)全部采用物理服務(wù)器承載，共需要55個(gè)機(jī)柜，因此節(jié)省了50個(gè)機(jī)柜的場(chǎng)地空間。平均每臺(tái)x86服務(wù)器功率約為400 W，采用虛擬化技術(shù)后一年節(jié)省服務(wù)器電量約173萬(wàn)度。

表1 氣象云資源池分配使用效益情況

資源池虛擬化技術(shù)也極大縮短了業(yè)務(wù)部署上線周期，將持續(xù)數(shù)月的設(shè)備招標(biāo)、采購(gòu)、部署流程縮短到數(shù)十分鐘。此外，還可提高IT基礎(chǔ)設(shè)施可靠性，不再因物理設(shè)備故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)停止服務(wù)，通過(guò)備份系統(tǒng)對(duì)虛擬服務(wù)器進(jìn)行定期整機(jī)備份，在操作系統(tǒng)崩潰或軟件故障時(shí)也可快速恢復(fù)系統(tǒng)。另外，出現(xiàn)資源不足情況時(shí)，可快速實(shí)現(xiàn)虛擬硬件(CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)等)擴(kuò)充，避免因硬件能力限制導(dǎo)致業(yè)務(wù)發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)氣象云資源池建設(shè)，初步在數(shù)據(jù)中心機(jī)房實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣象業(yè)務(wù)基于IaaS層的虛擬化，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部基本實(shí)現(xiàn)了資源統(tǒng)一部署和運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)了用戶資源的按需分配，滿足氣象數(shù)據(jù)和應(yīng)用等氣象系統(tǒng)的功能需求，極大地節(jié)約了機(jī)房場(chǎng)地空間、集約能源，提升效率約50%左右。

利用云計(jì)算技術(shù)是氣象行業(yè)信息化發(fā)展的大趨勢(shì)，隨著今后氣象云工程項(xiàng)目的繼續(xù)開(kāi)展和建設(shè)，包括基于PasS和SasS層應(yīng)用的研究開(kāi)展，未來(lái)將會(huì)有更多的氣象大數(shù)據(jù)研究成果,隨著氣象業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展，氣象預(yù)報(bào)的社會(huì)公眾服務(wù)效果也會(huì)得到進(jìn)一步提升。