云計(jì)算在機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

◆劉文僖

（成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備中心 四川 610202）

安全檢查系統(tǒng)屬于機(jī)場(chǎng)的重要組成部分，但結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)我國(guó)很多機(jī)場(chǎng)的安全檢查系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓力過(guò)大、管理效果有限、設(shè)備故障處理緩慢等問(wèn)題，而為了盡可能解決這類問(wèn)題，正是本文圍繞云計(jì)算在機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)中應(yīng)用開(kāi)展具體研究的原因所在。

1 機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)分析

1.1 現(xiàn)狀分析

機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)一般由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器子系統(tǒng)、各類操作員工作站、各種型號(hào)的 X射線機(jī)組成，本質(zhì)上屬于局域網(wǎng)系統(tǒng)，服務(wù)器子系統(tǒng)屬于其中的核心。機(jī)場(chǎng)安全系統(tǒng)中的服務(wù)器子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)流程的集中控制和數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)，同時(shí)也負(fù)責(zé)與系統(tǒng)外部的接口通訊。在機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)中，核心區(qū)域、用戶區(qū)域?qū)儆谄渲械闹攸c(diǎn)區(qū)域，前者可用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與調(diào)取，后者則能夠?qū)⑸傻臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)于核心區(qū)域[1]。

1.2 主要挑戰(zhàn)

在引入云計(jì)算前，我國(guó)機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)主要面臨著以下幾方面挑戰(zhàn)：（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓力過(guò)大。X光機(jī)會(huì)將旅客行李的掃描圖片以文件形式傳遞至服務(wù)器并集中存儲(chǔ)，但對(duì)于規(guī)模較大的機(jī)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)每天需要上傳的數(shù)據(jù)量往往較大，系統(tǒng)的檢索、讀取便會(huì)受到較大的數(shù)據(jù)量沖擊。近年來(lái)我國(guó)大數(shù)據(jù)分析、挖掘技術(shù)發(fā)展迅速，但受到有限的機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)存儲(chǔ)能力影響，這類技術(shù)的引入與應(yīng)用受到了較大限制。（2）管理效果有限。近年來(lái)機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)的規(guī)模不斷提升，用戶區(qū)域的計(jì)算機(jī)數(shù)量也因此不斷增長(zhǎng)，但由于用戶區(qū)域的管理長(zhǎng)期未得到高度重視，這類設(shè)備的維護(hù)往往存在較高難度。（3）設(shè)備故障處理緩慢。機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)包含有大量的計(jì)算機(jī)，且計(jì)算機(jī)很容易在日常運(yùn)行中出現(xiàn)故障，這類軟硬件故障很容易直接影響機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行。但結(jié)合實(shí)際調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)的提供廠商很多時(shí)候無(wú)法第一時(shí)間達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)處理故障，由此催生的隱患必須得到重視[2]。

2 云計(jì)算在機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)中的基本應(yīng)用

2.1 增加虛擬化服務(wù)器

為保證云計(jì)算較好地服務(wù)于機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)，可采用增加虛擬化服務(wù)器的方式，以此實(shí)現(xiàn)管理員工作站等所有用戶區(qū)域系統(tǒng)的虛擬，同時(shí)通過(guò)以瘦客戶機(jī)替代用戶區(qū)域原有的計(jì)算機(jī)，瘦客戶機(jī)僅提供網(wǎng)絡(luò)鏈接及顯示器功能。在實(shí)際的應(yīng)用中，用戶僅需要打開(kāi)瘦客戶機(jī)應(yīng)用操作界面開(kāi)展工作，各類可能威脅機(jī)場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的軟硬件兼容、配置、操作系統(tǒng)安裝問(wèn)題均可得到較好規(guī)避，計(jì)算機(jī)病毒也能夠基本實(shí)現(xiàn)根本性預(yù)防。

2.2 引入云存儲(chǔ)替代原有存儲(chǔ)服務(wù)器

應(yīng)用云存儲(chǔ)替代原有存儲(chǔ)服務(wù)器屬于云計(jì)算技術(shù)的最典型應(yīng)用，機(jī)場(chǎng)每天產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)即可由原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)變?yōu)樵拼鎯?chǔ)，存儲(chǔ)需要滿足效率與安全性提升均可由此得到保障。在云存儲(chǔ)的支持下，存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行成本將得到較好控制，性能擴(kuò)展的便利性與較高的存儲(chǔ)速度也能夠更好適應(yīng)機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量的增長(zhǎng)。對(duì)于機(jī)場(chǎng)管理用戶來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)方式可大幅提升存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性和私密性，顛覆式的數(shù)據(jù)遷移工作和技術(shù)升級(jí)工作也能夠自此真正成為過(guò)去式。

2.3 增加接口服務(wù)器

考慮到安全檢查系統(tǒng)需24h連續(xù)運(yùn)行，因此系統(tǒng)的故障出現(xiàn)在所難免，如服務(wù)器故障、網(wǎng)絡(luò)故障、X光機(jī)單價(jià)故障等，而為了保證這類故障能夠盡可能快地得到解決，避免機(jī)場(chǎng)的正常運(yùn)行受到影響，機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家應(yīng)基于私有云建立遠(yuǎn)程管理平臺(tái)，通過(guò)接入私有云，機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)故障的解決即可隨時(shí)獲得專業(yè)人員支持，故障的影響、持續(xù)時(shí)間可由此降到最低。

3 拉曼安檢軟件云計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了更直觀展示云計(jì)算在機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文選擇了廣泛應(yīng)用于我國(guó)機(jī)場(chǎng)的拉曼安檢軟件作為研究對(duì)象。

3.1 需求分析

單機(jī)版的拉曼安檢軟件曾被廣泛應(yīng)用于我國(guó)各地機(jī)場(chǎng)，但由于其存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、單品檢測(cè)速度慢、數(shù)據(jù)庫(kù)分類及更新能力較弱等不足，該軟件逐漸難以滿足大型機(jī)場(chǎng)的安全檢查需要，因此云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用需將拉曼安檢軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于云服務(wù)器端，相較于客戶端服務(wù)器、采用增加硬件存儲(chǔ)能力等改進(jìn)方式，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用具備容錯(cuò)性高、擴(kuò)展性好、平臺(tái)虛擬化等優(yōu)勢(shì)。此外，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用還需要配合云服務(wù)形式的非wince系統(tǒng)、云服務(wù)形式的在線數(shù)據(jù)庫(kù)更新，并采用在線訪問(wèn)形式的數(shù)據(jù)庫(kù)，由此即可全面彌補(bǔ)拉曼安檢軟件存在的不足，保證其更好地服務(wù)于機(jī)場(chǎng)安全檢查工作[3]。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用“云端+終端”的設(shè)計(jì)模式，圖 1為設(shè)計(jì)的物理結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的云用戶指的是拉曼安檢儀，基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)端與云用戶端的連接，采用TCP/IP協(xié)議。多臺(tái)設(shè)備組成的云服務(wù)器平臺(tái)為云平臺(tái)端，共包含普通配置的計(jì)算機(jī)5臺(tái)，其中4臺(tái)計(jì)算機(jī)為提供存儲(chǔ)和計(jì)算的硬件設(shè)備，1臺(tái)計(jì)算機(jī)為云控制器。

通過(guò)云平臺(tái)端與云用戶端的共同配合，拉曼安檢軟件云計(jì)算系統(tǒng)即可較好地服務(wù)于機(jī)場(chǎng)安全檢查。在系統(tǒng)的具體運(yùn)行中，用戶的操作請(qǐng)求可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)由云用戶端發(fā)送至云平臺(tái)端，接收用戶的請(qǐng)求后，云平臺(tái)端會(huì)根據(jù)請(qǐng)求針對(duì)性調(diào)動(dòng)應(yīng)用程序接口，由此云平臺(tái)端的管理程序即可收到具體的請(qǐng)求任務(wù)，完成相應(yīng)的資源計(jì)算和存儲(chǔ)。完成管理程序派發(fā)后，云平臺(tái)的底層設(shè)備會(huì)對(duì)云平臺(tái)管理程序發(fā)送執(zhí)行結(jié)果，數(shù)據(jù)的發(fā)送會(huì)基于應(yīng)用程序接口完成，走向相反的數(shù)據(jù)流走向，即可最終向用戶展示存儲(chǔ)或計(jì)算的結(jié)果。

用戶端由12個(gè)功能模塊組成，包括權(quán)限控制模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、設(shè)備控制模塊等，可細(xì)分為用戶界面、功能模塊層、接口模塊層；云平臺(tái)端的硬件結(jié)構(gòu)由4臺(tái)存儲(chǔ)/計(jì)算設(shè)備與1臺(tái)管理器構(gòu)成，軟件結(jié)構(gòu)由用戶應(yīng)用及開(kāi)發(fā)層、數(shù)據(jù)庫(kù)管理層、計(jì)算模型層、虛擬化層、云文件系統(tǒng)層組成。

3.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

拉曼安檢軟件云計(jì)算系統(tǒng)的核心在于其數(shù)據(jù)處理算法，原軟件算法流程可描述為：“去除噪聲→平滑曲線→平滑數(shù)據(jù)線→獲取峰墻信息→獲取峰位信息→匹配→提取物質(zhì)名稱→結(jié)束”。采用分布式計(jì)算方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匹配，通過(guò)劃分標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，并采用MapReduce編程模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匹配處理。而在云平臺(tái)的搭建中，系統(tǒng)采用了Hadoop，采用Java編程環(huán)境、linux平臺(tái)，以1臺(tái)百兆交換機(jī)、5臺(tái)PC機(jī)為基礎(chǔ)。搭建過(guò)程的基本流程可概括為：“l(fā)inux環(huán)境安裝→SSH服務(wù)開(kāi)啟→ssh無(wú)密碼登錄實(shí)現(xiàn)→關(guān)閉防火墻→JDK安裝→Hadoop安裝→Hadoop運(yùn)行”。結(jié)合仿真，可確定優(yōu)化后的拉曼安檢軟件云計(jì)算系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了提升數(shù)據(jù)處理速度、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、方便了數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)，研究的實(shí)用性由此得到了證明。

4 結(jié)論

綜上所述，云計(jì)算可較好用于機(jī)場(chǎng)安全檢查系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的增加虛擬化服務(wù)器、引入云存儲(chǔ)替代原有存儲(chǔ)服務(wù)器、增加接口服務(wù)器、拉曼安檢軟件云計(jì)算系統(tǒng)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了更好發(fā)揮云計(jì)算優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)安全性的保障、服務(wù)類型的擴(kuò)展同樣需要得到重視。