虛擬化技術(shù)在氣象信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的應(yīng)用分析

紀(jì)立恒 黃丹梅 陳斌源

(1.福建省漳州市氣象局,福建漳州 363000;2.福建省龍海市氣象局,福建龍海 363100)

1 虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)原理

1.1 拆分

如果計算機(jī)硬件配備比較高,而本身工作負(fù)荷卻不大,資源得不到充分利用,可通過拆分的虛擬技術(shù),將這臺計算機(jī)拆分為多臺虛擬機(jī),供多用戶使用,使其資源分配得到合理化調(diào)整。

1.2 整合

氣象部門業(yè)務(wù)精細(xì)化較強(qiáng),可能同時擁有大量計算機(jī),性能卻一般,而數(shù)據(jù)計算卻需要高性能計算機(jī)來完成。此時通過虛擬整合技術(shù),把大量計算機(jī)整合為一臺計算機(jī),滿足用戶對高性能需求。

1.3 遷移

(1)通過虛擬遷移把一臺邏輯服務(wù)器中所閑置的資源加入到另一臺邏輯服務(wù)器中,使另一方的性能得到提升。

(2)通過網(wǎng)絡(luò)將本地資源供遠(yuǎn)程計算機(jī)使用。Windows下的共享目錄,Linux下的NFS等,還包括遠(yuǎn)程桌面等等。目的是用來實現(xiàn)資源共享,實現(xiàn)跨系統(tǒng)平臺應(yīng)用等。

2 虛擬化的實現(xiàn)形式

2.1 硬件虛擬化

不需要操作系統(tǒng)支持,可直接實現(xiàn)對硬件資源劃分,任一分區(qū)內(nèi)操作系統(tǒng)和硬件故障不影響其他分區(qū),例如HP nPAR。

2.2 邏輯虛擬化

不需要操作系統(tǒng)支持,在系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)之間以軟件和固件形式存在,任一分區(qū)操作系統(tǒng)故障不影響其他分區(qū),如IBM DLPARS、HP vPAR、VMware ESX Server、Xen。相對硬件虛擬模式而言,邏輯虛擬模式會占用一定系統(tǒng)資源。目前大型主機(jī)虛擬效率一般在95%以上,虛擬化損耗約為2%～3%;AIX和HP-UX上虛擬效率在90%以上,虛擬化損耗約為5%;而x86架構(gòu)上虛擬效率在80%左右,虛擬化損耗大約20%。

2.3 軟件虛擬化

需要主操作系統(tǒng)支持。在主操作系統(tǒng)上運(yùn)行一個虛擬層軟件,可安裝多種客戶操作系統(tǒng),任何一個客戶系統(tǒng)故障不影響其他用戶操作系統(tǒng),如VMware GSX Server和微軟Virtual Server2005。

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

3.1 應(yīng)用前

漳州市氣象信息中心機(jī)房使用虛擬化技術(shù)前,業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用是通過單臺或多臺服務(wù)器模式進(jìn)行的。涉及到資源問題,要經(jīng)常對服務(wù)器空間進(jìn)行清理,然后重啟,才可正常運(yùn)行。機(jī)房內(nèi)服務(wù)器數(shù)量不斷加大,導(dǎo)致機(jī)房空間減小,空調(diào)壓力加大,如果機(jī)房溫度得不到控制,除主要業(yè)務(wù)服務(wù)器外,其它服務(wù)器都要關(guān)閉,否則影響工作正常進(jìn)行。若不關(guān)閉,機(jī)房負(fù)載過大,易引發(fā)火災(zāi),產(chǎn)生損失不可估量。如果硬件或個別服務(wù)器出現(xiàn)問題,也只能通過暫時關(guān)閉服務(wù)器檢修,對氣象信息傳輸質(zhì)量有很大影響。

3.2 應(yīng)用后

氣象數(shù)據(jù)傳輸要求24小時不間斷進(jìn)行,漳州市氣象局響應(yīng)全市節(jié)能減排要求,因此,虛擬化技術(shù)投入是目前最好的建設(shè)方式。當(dāng)前,漳州市氣象局的虛擬化平臺所承載的40個左右關(guān)鍵性業(yè)務(wù),只需要4臺服務(wù)器便可以滿足,并且,在未來兩三年內(nèi)也不需要再添置服務(wù)器。通過4臺服務(wù)器和一臺存儲通過一臺光纖交換機(jī)組成FC存儲網(wǎng)絡(luò)且高效穩(wěn)定運(yùn)行。在物理服務(wù)器安裝vmware底層操作系統(tǒng)esxi,所有虛擬機(jī)都運(yùn)行在這個平臺上,通過vcenter集中管理4臺物理服務(wù)器。目前信息中心部署一套虛擬化集群,由于虛擬化優(yōu)點和業(yè)務(wù)需要,日后將再部署一套虛擬化系統(tǒng)。將不同業(yè)務(wù)部署到不同虛擬機(jī)中,實現(xiàn)抽屜式管理方式,虛擬化集群中總共部署近40個單臺虛擬服務(wù)器,12臺實時業(yè)務(wù)虛擬服務(wù)器擔(dān)任信息中心上傳和分發(fā)數(shù)據(jù)任務(wù),此外還有10臺各類中心站服務(wù)器,2臺虛擬化運(yùn)維管理服務(wù)器,4臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器,8臺各單位業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器。虛擬服務(wù)器分別部署WindowsXP、Window2003、Windows2008、SuseLinux等操作系統(tǒng)。

4 虛擬化技術(shù)應(yīng)用于氣象信息網(wǎng)絡(luò)后的效益

4.1 節(jié)約建設(shè)成本和運(yùn)行成本,資源利用率高

使用虛擬化技術(shù)后,部門里可以減少物理機(jī)數(shù)量,因此節(jié)約了硬件成本,室內(nèi)布線也不需太多,并且運(yùn)行中降低了服務(wù)器能源消耗,一部分用于設(shè)備維修和保養(yǎng)的費(fèi)用也節(jié)約下來,機(jī)房所占空間不再是問題。并且虛擬化技術(shù)對于提高現(xiàn)有資源利用率起到很大作用,使服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)端口節(jié)約出來,投入減小,物理基礎(chǔ)設(shè)施得到簡化。同時對于服務(wù)器由于管理和載荷造成的故障得到明顯改善。

4.2 單臺虛擬服務(wù)器性能比得到提升

引進(jìn)虛擬技術(shù)前,多臺虛擬機(jī)不能同時在一臺物理服務(wù)器上工作,應(yīng)用后每臺虛擬機(jī)分到的CPU、內(nèi)存及磁盤都比原來物理機(jī)時要多,速度更快,并且在系統(tǒng)自動均衡負(fù)載情況下,對性能有極大提升。

4.3 整個系統(tǒng)適應(yīng)性更好,資源利用率更高

當(dāng)業(yè)務(wù)量激增,使用某個應(yīng)用系統(tǒng)人數(shù)突然很多時,通過虛擬機(jī)管理軟件來對配置合理調(diào)整,如增加CPU數(shù)量、CPU有效頻率,加大內(nèi)存和磁盤,有極大方便。在使用虛擬化服務(wù)器時,對現(xiàn)有的硬件資源的升級和擴(kuò)容而使應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的實現(xiàn)多重的運(yùn)行。并且虛擬機(jī)之間、虛擬機(jī)與主機(jī)之間都是隔離的,任何在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的業(yè)務(wù)操作都不會對主機(jī)操作系統(tǒng)造成影響,用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求對自己所需資源調(diào)配。

4.4 簡單易操作

將一臺物理機(jī)上虛擬機(jī)轉(zhuǎn)到其它物理機(jī)上運(yùn)行時,由于虛擬機(jī)硬件是標(biāo)準(zhǔn)的,不存在硬件發(fā)生變化情況。在虛擬機(jī)上運(yùn)行時,操作系統(tǒng)不需要再次配置,這樣有利于備份、遷移系統(tǒng)以恢復(fù)及復(fù)制多個系統(tǒng)。

4.5 系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全可靠

如果檢修問題物理服務(wù)器或更換元件時,可以不中斷系統(tǒng)運(yùn)行就能實現(xiàn)在線更換,不用進(jìn)行計劃性停機(jī)準(zhǔn)備。并且通過物理機(jī)實現(xiàn)多臺虛擬機(jī)運(yùn)行更加安全可靠,其中一個虛擬機(jī)故障,也不會對其它虛擬機(jī)和主機(jī)造成影響,不會因一個虛擬機(jī)遭受病毒木馬等數(shù)據(jù)破壞和泄露情況而影響重要氣象信息安全性。

5 結(jié)語

氣象信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用虛擬化技術(shù),使機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和整體系統(tǒng)性能得到了資源合理優(yōu)化調(diào)配,緩解機(jī)房經(jīng)費(fèi)限制,解決了多系統(tǒng)共存問題,隔離功能保障了重要氣象信息安全性。虛擬化技術(shù)在氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化發(fā)展中已得到了業(yè)界認(rèn)可,且隨著技術(shù)越來越完善,會更加廣泛地應(yīng)用于氣象信息網(wǎng)絡(luò)中替代原來網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模式。氣象信息網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)人員要不斷學(xué)習(xí),掌握虛擬化技術(shù),活學(xué)活用,充分發(fā)揮其特有作用,提高系統(tǒng)服務(wù)保障水平。

[1]劉其海,賈思陽,王帥,張旭陽,王慧瑜.淺談虛擬化技術(shù)在氣象信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù),2017,13(23).

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