私有云技術(shù)在航空航天信息化建設(shè)中的應(yīng)用

周亞洲

摘 要：隨著云計算的興起以及廣泛應(yīng)用，私有云作為云計算的一種重要的實現(xiàn)形式，憑借其獨特的優(yōu)勢，逐漸受到了航空航天信息化建設(shè)的青睞。文章首先對私有云和航空航天信息系統(tǒng)建設(shè)的現(xiàn)狀進行了介紹；然后進一步介紹了航空航天信息化建設(shè)對于高復(fù)雜度計算、協(xié)同開發(fā)、數(shù)據(jù)安全的要求；然后，又進一步闡述了私有云在構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境、協(xié)同研發(fā)環(huán)境和高可靠的云存儲服務(wù)的方案；最后，結(jié)合私有云的特點闡述私有云技術(shù)在航空航天信息系統(tǒng)建設(shè)中的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：私有云；航空航天；信息化

中圖分類號：TP393.09 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0174-03

Abstract： With the rise and wide application of cloud computing， the Private Clouds， as an important form of cloud computing， has gradually been favored by aerospace information construction because of its unique advantages. This paper first introduces the current situation of the construction of Private Clouds and aerospace information system， and then further introduces the requirements of aerospace information construction for high complexity computing， collaborative development and data security. It further expounds the scheme of Private Clouds in building infrastructure environment， collaborative R & D environment and highly reliable cloud storage services. Finally， combined with the characteristics of Private Clouds， this paper expounds the advantages of Private Clouds technology in the construction of aerospace information system.

Keywords： Private Clouds； aeronautics and astronautics； informatization

近年來，隨著云計算的高速發(fā)展，整個世界的信息科技產(chǎn)業(yè)迎來了第三次變革，在這場科技變革中，越來越多的企業(yè)選擇利用云端的服務(wù)器集群來提供計算資源和存儲資源，然后以一種云服務(wù)的方式提供資源，滿足用戶需求。一方面，對計算任務(wù)要求較高的應(yīng)用不再局限于用戶使用的終端的計算能力，通過整合服務(wù)器集群的CPU硬件等資源來進行提速；另一方面，利用分布式技術(shù)，把文件放到云端進行存儲，通過多副本技術(shù)，保證文件的高可靠性和高安全性。更重要的是，云計算提供了一種按需服務(wù)的方式，如同使用水電一樣，只要接入網(wǎng)絡(luò)，就可以源源不斷的從云端獲取服務(wù)。航空航天信息系統(tǒng)作為信息化管理平臺重要的組成部分，如何將云計算應(yīng)用到航空航天的信息化管理的進程中，如何結(jié)合云計算提高航空航天信息系統(tǒng)的整體實力，如何通過云計算來建設(shè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)下航空航天信息化建設(shè)過程中不斷探索的課題。

1 私有云技術(shù)概述

云計算是基于網(wǎng)絡(luò)的、可配置的共享計算資源池能夠方便隨機訪問的一種模式。因此，云計算集結(jié)了虛擬化技術(shù)、資源的動態(tài)可重構(gòu)、自動化部署、資源監(jiān)控、高性能存儲等關(guān)鍵技術(shù)，具有快速的伸縮性、按需自助性、資源池集中性等特點，并通過多種服務(wù)方式向用戶提供云服務(wù)，包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺即服務(wù)、軟件即服務(wù)等。

在當(dāng)前市場上，阿里云、騰訊云、華為云等各大云服務(wù)廠商，攻城略地，競相發(fā)展自己的公有云業(yè)務(wù)，為用戶提供了更加便捷的、快速的、價格低廉的資源訪問服務(wù)。但是，公有云的安全性，尤其是企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性，存在一定程度的風(fēng)險，會導(dǎo)致企業(yè)客戶對數(shù)據(jù)和安全不可控制。因此，許多政府機關(guān)、航空航天企業(yè)更傾向于搭建自己的基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，并在自家的基礎(chǔ)設(shè)施之上構(gòu)建安全可控可管理的私有云。私有云一般只為單獨的機構(gòu)部署，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的有效控制[1]。私有云的部署通常有兩種方式，第一種是部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，第二種是托管在一個安全的場所中，可以是第三方云服務(wù)商提供。

2 航空航天信息化建設(shè)的要求

航空航天信息系統(tǒng)作為信息化建設(shè)的重要組成部分，已經(jīng)在基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建、技術(shù)成果積累、經(jīng)營范圍等方面表現(xiàn)出了一定的實力，然而，隨著航空航天信息化的發(fā)展、航空航天任務(wù)量的增多以及航空航天信息服務(wù)質(zhì)量的要求增大，對信息系統(tǒng)的可靠性、可持續(xù)性、可擴展性提出了更高的要求。現(xiàn)階段，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

首先，對高復(fù)雜度計算的要求：傳統(tǒng)的計算任務(wù)主要由終端設(shè)備來執(zhí)行，就導(dǎo)致了終端設(shè)備的硬件條件（CPU和內(nèi)存等）直接影響計算任務(wù)的執(zhí)行效率，主要表現(xiàn)在高復(fù)雜度任務(wù)的構(gòu)建速度與執(zhí)行速度。而為了滿足高復(fù)雜度計算的要求，企業(yè)就需要及時更新物理設(shè)備，但是物理設(shè)備的老舊更換以及損壞勢必會增加購置成本，使得企業(yè)的成本不斷擴大。因此，傳統(tǒng)的終端計算環(huán)境不能滿足日益增長的高復(fù)雜計算的要求。

其次，對協(xié)同研發(fā)的要求：工程項目的成型都要經(jīng)過設(shè)計、研發(fā)、測試、運維等流程，在項目管理的各個階段，需要不同開發(fā)階段的工程人員的相互協(xié)助，比如，測試人員的測試需要服務(wù)設(shè)計人員的設(shè)計要求、研發(fā)人員需要依照設(shè)計人員的設(shè)計要求進行開發(fā)等。而現(xiàn)階段，企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同辦公仍然存在一定的隔離性，并不能有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，權(quán)限的安全管控以及流程的一體化操作。但是，當(dāng)將工程項目建立在私有云之上，此時，基于“云”中豐富的計算資源和存儲資源，完成項目工程的建模、樣機制作以及樣機試驗等，不同階段的工程人員可以共享云實現(xiàn)協(xié)同研發(fā)，共同完成項目工程的管理等工作。

最后，對數(shù)據(jù)安全的要求：航空航天信息系統(tǒng)，作為國防科技工業(yè)的重要一員，數(shù)據(jù)往往具有一定的保密性，比如某個航天器的型號等。因此，在加強數(shù)據(jù)訪問的安全限制的前提下，更應(yīng)當(dāng)確保數(shù)據(jù)存儲的安全，防止因不當(dāng)操作或者外部因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

3 私有云技術(shù)在信息化建設(shè)中的方案

隨著云計算進入到“下半場”，私有云的發(fā)展越來越強勁。對于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、中小型企業(yè)，他們的快速發(fā)展主要得益于公有云的快速發(fā)展；而對于傳統(tǒng)的大中型企業(yè)，則是需要云廠商單獨提供相關(guān)的技術(shù)和解決方案，并且足夠保證云服務(wù)的安全。對于航天航空企業(yè)來說，通常已經(jīng)具備了完善的IT基礎(chǔ)設(shè)施，甚至已經(jīng)完成了虛擬化建設(shè)，但是，對于云計算來說，這些只是初始化階段所具備的，而真正的云計算是一個自上而下的全棧服務(wù)，包括基礎(chǔ)設(shè)施、IAAS、SAAS、PAAS等。因此，云計算的引入勢必會顛覆整個航空航天信息系統(tǒng)的建設(shè)。結(jié)合航空航天信息系統(tǒng)，私有云建設(shè)的核心是通過信息系統(tǒng)的建設(shè)，降低運維風(fēng)險和成本，提高整個企業(yè)的開發(fā)、生產(chǎn)、運營效率，助力航空航天企業(yè)的快速發(fā)展。通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)遠程辦公的一體化建設(shè)，降低采購成本，控制入口的安全訪問；通過構(gòu)建協(xié)同開發(fā)環(huán)境，建設(shè)持續(xù)集成/持續(xù)部署的產(chǎn)品發(fā)布流程，減低運營成本和風(fēng)險；通過構(gòu)建分布式存儲系統(tǒng)，增強數(shù)據(jù)的安全性存儲。

3.1 依靠私有云構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)

在私有云中，基礎(chǔ)設(shè)施代表了各種后臺各種服務(wù)器設(shè)備，即計算資源和存儲資源，通過虛擬化技術(shù)，私有云可以整合整個后臺服務(wù)器集群，管理后臺所有的計算資源和存儲資源，然后再打破基礎(chǔ)設(shè)備實體之間的障礙，通過組合的方式，動態(tài)可調(diào)的向用戶提供服務(wù)，比如，通過桌面虛擬化技術(shù)，以在虛擬機中運行桌面的方式向用戶提供虛擬桌面服務(wù)，此時，終端用戶只需要通過一定的安全認證連接到私有云中，即可實現(xiàn)同傳統(tǒng)桌面辦公環(huán)境一樣的辦公環(huán)境。通過這種方式，一方面，實現(xiàn)了資源訪問的安全可控性；另一方面，減少了高復(fù)雜性的計算任務(wù)對終端設(shè)備的依賴，從而，降低了企業(yè)的設(shè)備購置成本。

3.2 依靠私有云構(gòu)建協(xié)同研發(fā)環(huán)境

面對企業(yè)日益增長的協(xié)同研發(fā)的需求，依靠私有云環(huán)境能夠更好構(gòu)建協(xié)同研發(fā)環(huán)境。首先，企業(yè)私有云提供了有效的數(shù)據(jù)存儲和分享方式，方便企業(yè)實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，并且支持文件分享、回收、備份等附加功能。然后，企業(yè)私有云也提供了集中統(tǒng)一的權(quán)限管理，便于權(quán)限的統(tǒng)一管控。最后，基于以上兩點構(gòu)建出協(xié)同研發(fā)的工作流。在項目研發(fā)階段，有權(quán)限的研發(fā)人員都可以參與項目構(gòu)建，這個過程也可以稱之為集成，此時，集成不在是獨立的，而是在一個工作流中，不同階段的可以由不同的研發(fā)人員進行構(gòu)建，當(dāng)完成之后，不需要測試人員再去搭建測試環(huán)境等，而是工作流進入了一個交付的階段，可以直接在研發(fā)的環(huán)境中，進行最后的項目的交付，同時，流程中的操作說明文檔可以直接流向運維人員，便于后期維護。綜上，私有云環(huán)境提供了協(xié)同研發(fā)的基礎(chǔ)，而工作流就是協(xié)同研發(fā)環(huán)境的優(yōu)勢體現(xiàn)。

3.3 依靠私有云構(gòu)建高可靠的云存儲服務(wù)

私有云可以提供高可靠的云存儲服務(wù)。在私有云中，往往利用分布式文件系統(tǒng)將負責(zé)數(shù)據(jù)存儲的服務(wù)器協(xié)同起來，構(gòu)成一個統(tǒng)一整體，通過屏蔽底層不同存儲設(shè)備的實現(xiàn)細節(jié)，并暴露統(tǒng)一的視圖接口給客戶使用，提供客戶數(shù)據(jù)存儲以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問功能。當(dāng)文件被放進云存儲中，文件通常存在多個拷貝，并且，不同的拷貝會存在不同的服務(wù)器中，保證文件的安全性。除此之外，私有云還可以提供備份服務(wù)器，定時為主服務(wù)器中的元數(shù)據(jù)進行備份，進一步保證數(shù)據(jù)的安全。

4 私有云技術(shù)在信息系統(tǒng)建設(shè)中的優(yōu)勢

私有云技術(shù)在航空航天信息系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，具有著廣泛的優(yōu)勢。

4.1 提供了高可用的服務(wù)

私有云提供了較強的容錯性。首先，計算資源通過虛擬化技術(shù)和同構(gòu)互換技術(shù)可以實現(xiàn)訪問入口的可替換性，對用戶透明，從而保證云服務(wù)的高可用。然后，是存儲資源，通過多副本和定時備份的技術(shù)保證數(shù)據(jù)的高可用，同時，對用戶透明，對正在使用資源的用戶不會造成任何影響，從而保證云服務(wù)的高可用。

4.2 提供了更快捷的資源訪問

私有云通過在桌面系統(tǒng)層面的虛擬化技術(shù)，提供用戶虛擬桌面服務(wù)，也就是DaaS（Desktop as a service）服務(wù)，使得用戶的上網(wǎng)方式和辦公地點不再受制于固定地點，用戶只需要接入互聯(lián)網(wǎng)，就可以實現(xiàn)資源的遠程訪問，而資源的處理都在云端，進一步減少了用戶重要的硬件要求?，F(xiàn)如今，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，私有云可以迎合這種潮流，滿足用戶更加便捷的，更加快速的資源訪問方式。

4.3 降低設(shè)備采購成本

私有云在提供了更加便捷的訪問方式的同時，降低了企業(yè)的設(shè)備采購成本。隨著桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，終端設(shè)備的應(yīng)用替換了原有的價格昂貴的辦公設(shè)備，使得辦公設(shè)備更加輕巧化、便捷化，終端不需要執(zhí)行復(fù)雜的計算任務(wù)和存儲任務(wù)，只需要接受用戶的指令輸入并且回現(xiàn)用戶期望的結(jié)果即可，同時，對硬件設(shè)備的要求也減低了很多，因此，能夠減低辦公設(shè)備的采供成本。

4.4 減少企業(yè)運營成本

私有云技術(shù)能夠有效地減少企業(yè)的運營成本。相較于傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)，私有云技術(shù)能夠帶來更加便捷的管理工具，簡化了信息系統(tǒng)的管理方式，使得企業(yè)對于信息系統(tǒng)的運營更加高效。

4.5 提供了更安全的數(shù)據(jù)保護

在私有云中，數(shù)據(jù)都存在分布式文件系統(tǒng)中，對于數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)的存儲都采用了適當(dāng)?shù)募用芊绞?，從而保證數(shù)據(jù)的傳輸安全和存儲安全。當(dāng)用戶發(fā)起對資源的訪問時，需要驗證用戶的身份，通過限制資源的安全訪問保證數(shù)據(jù)的安全。除此之外，私有云提供了虛擬化技術(shù)，滿足企業(yè)可以在對外的統(tǒng)一接口上部署第三方安全防護軟件，實現(xiàn)進一步的安全防護，保證企業(yè)數(shù)據(jù)的安全。

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