SDDC在民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

張宏偉，劉 直，劉 霞

(1.民航東北地區(qū)空中交通管理局氣象中心，遼寧 沈陽 110000；2.東北大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819)

0 引 言

民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體上是一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是以民航氣象中心為中心節(jié)點(diǎn)，向下輻射到七個(gè)地區(qū)中心，再由地區(qū)中心為節(jié)點(diǎn)向下輻射到分局站及屬地化機(jī)場。民航地區(qū)氣象中心的各個(gè)地區(qū)中心及屬地化機(jī)場都有各自的數(shù)據(jù)中心。民航氣象中心收集各個(gè)地區(qū)中心上交的氣象資料，處理并存儲(chǔ)這些氣象資料，并將處理后的資料按照航空氣象資料交換辦法交互到各個(gè)地區(qū)中心，地區(qū)中心將收到的氣象資料入庫，并下發(fā)到各自分局站和屬地化機(jī)場。

各個(gè)地區(qū)數(shù)據(jù)中心主要由氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成，而氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)又包括通信分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、應(yīng)用子系統(tǒng)、服務(wù)子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)、用維護(hù)終端、雷達(dá)共享服務(wù)系統(tǒng)、東北地區(qū)自動(dòng)觀測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)等，每個(gè)子系統(tǒng)由若干服務(wù)器、工作站以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行高效管理并不是一件容易的事，目前民航氣象系統(tǒng)中的民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從投入運(yùn)行到現(xiàn)在已有23年，這其中經(jīng)歷了多次升級(jí)改造，包括結(jié)構(gòu)上的變化、服務(wù)器硬件軟件的更新、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新以及傳輸模式的改變等等，新的應(yīng)用技術(shù)也不斷融入到這些變化之中。

隨著民航氣象業(yè)務(wù)量的不斷增長,民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所承載的功能也不斷增加,結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜,而系統(tǒng)能否運(yùn)行的可靠、硬件資源利用率是否高效以及系統(tǒng)是否方便管理等眾多方面都面臨著亟待解決的問題。

1 民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的現(xiàn)狀

民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)際上是由分布在不同物理位置的數(shù)據(jù)中心構(gòu)成的。這里所說的數(shù)據(jù)中心是指集中容納多個(gè)服務(wù)器以及通信設(shè)備，這些設(shè)備放置在一起是因?yàn)樗鼈兙哂袑?duì)環(huán)境相同的要求以及物理安全上的需求，并且這樣做更易于維護(hù)。

通常數(shù)據(jù)中心還包括不間斷電源、空調(diào)、完整的監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備。上述所提到的數(shù)據(jù)中心是傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)中心。民航東北空管局氣象中心的數(shù)據(jù)中心配置不同系列的服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器的操作系統(tǒng)不盡相同，部署了不同的業(yè)務(wù)軟件，由于業(yè)務(wù)軟件的種類繁多，這就造成了軟件部署和升級(jí)的困難[1]，越來越多的業(yè)務(wù)部署對(duì)服務(wù)器的性能提出了更高的要求，在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理下只能不斷隨之升級(jí)服務(wù)器硬件，增加了業(yè)務(wù)部署的成本[2]，不同項(xiàng)目購置的基礎(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)等問題也為將來系統(tǒng)擴(kuò)展帶來隱患[3]；此外，硬件的低運(yùn)行效率和維護(hù)人員不斷增加也是客觀存在的問題。

這就需要有一種新的IT理念融入到民航氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)之中。而軟件定義數(shù)據(jù)中心能夠有效解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心面臨的問題，它能將計(jì)算機(jī)資源邏輯抽象化[4]，它能夠虛擬化、軟件化數(shù)據(jù)中心的一切資源,通過構(gòu)建虛擬服務(wù)器環(huán)境，能夠防止出現(xiàn)硬件兼容性問題[5]。這也推動(dòng)了信息系統(tǒng)從傳統(tǒng)大型主機(jī)向開放架構(gòu)演變[6-8]。

2 軟件定義數(shù)據(jù)中心

2.1 軟件定義數(shù)據(jù)中心的概念

SDDC就是在各種底層硬件架構(gòu)上面加載了一個(gè)虛擬的基礎(chǔ)設(shè)施層。軟件提供了讓數(shù)據(jù)中心適配新形勢和新應(yīng)用所需的一切，管理了從存儲(chǔ)到交換機(jī)乃至安全等方方面面。虛擬化一切，底層硬件的任何變化都與上層無關(guān)，有了這個(gè)基礎(chǔ)，可伸縮性和性能問題可迎刃而解，包含有大量遺留資產(chǎn)的數(shù)據(jù)中心因此可以提高效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化，有效解決高性能硬件資源空間利用率不高和服務(wù)器管理維護(hù)成本增加等問題[9]。所以軟件定義數(shù)據(jù)中心就是把數(shù)據(jù)中心所有的傳統(tǒng)物理、硬件的資源進(jìn)行虛擬化、軟件化[10]。SDDC將不再需要IT技術(shù)人員來操縱孤立的服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)硬件將響應(yīng)供應(yīng)請(qǐng)求。如圖1所示，系統(tǒng)管理員可以不用在多個(gè)應(yīng)用維護(hù)系統(tǒng)中維護(hù)設(shè)備，只需要通過一臺(tái)服務(wù)器上的維護(hù)軟件來管理多臺(tái)主機(jī)上的虛擬機(jī)，而虛擬機(jī)上可以運(yùn)行不同的操作和應(yīng)用系統(tǒng)，甚至可以將管理服務(wù)部署到一臺(tái)虛擬機(jī)中，這樣會(huì)使得管理效率大幅度提高。

圖1 新維護(hù)模式

軟件定義數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的基礎(chǔ),其核心部分是服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化及網(wǎng)絡(luò)虛擬化。而服務(wù)器虛擬化的應(yīng)用非常普遍，是將物理服務(wù)器的實(shí)體資源通過抽象轉(zhuǎn)換后，可以重新組合為邏輯上的一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)配置，從而打破物理機(jī)構(gòu)之間的障礙，使得用戶獲得比原先更好的資源配置。虛擬化是將原來運(yùn)行在物理計(jì)算機(jī)中的操作系統(tǒng)或應(yīng)用軟件，采用虛擬化管理工具移植到虛擬機(jī)中運(yùn)行的一種行為[11-12]。虛擬化的目標(biāo)是協(xié)同利用存儲(chǔ)、處理器和網(wǎng)絡(luò)等IT資源，最大限度地降低IT資源的成本。這可以通過合并多個(gè)空閑資源，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建不同的虛擬機(jī)來同時(shí)執(zhí)行不同的任務(wù)。虛擬機(jī)是一臺(tái)軟件計(jì)算機(jī)，確切的說，虛擬機(jī)是一種嚴(yán)密隔離的軟件容器，它可以運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，虛擬機(jī)的運(yùn)行完全類似于一臺(tái)物理機(jī)，使用虛擬機(jī)，像使用真正的物理計(jì)算機(jī)一樣，在虛擬機(jī)中安裝操作系統(tǒng)和各種軟件。使用虛擬機(jī)可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)安裝并運(yùn)行多個(gè)不同類型的操作系統(tǒng),并且每個(gè)虛擬機(jī)之間是獨(dú)立并且互不影響的,每個(gè)虛擬機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉不影響其他虛擬機(jī)的運(yùn)行。

2.2 軟件定義數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢

虛擬機(jī)有自身的優(yōu)勢，虛擬機(jī)與所有標(biāo)準(zhǔn)的X86操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備啟動(dòng)程序完全兼容，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在虛擬機(jī)上運(yùn)行與在X86物理機(jī)上運(yùn)行的相同的軟件。虛擬機(jī)把虛擬的硬件資源、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件封裝在一個(gè)軟件容器內(nèi)，封裝使得虛擬機(jī)的移動(dòng)及管理變得異常容易，將虛擬機(jī)從一臺(tái)宿主機(jī)移動(dòng)到另一臺(tái)宿主機(jī)或移到其他存儲(chǔ)區(qū)域變得非常方便,并且在移動(dòng)后不需要對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序進(jìn)行修改。在同一臺(tái)物理機(jī)上可以同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)共享物理機(jī)的資源，但是這些物理機(jī)上的虛擬機(jī)是相互隔離的，就像分布在不同位置的物理機(jī)一樣，如果一臺(tái)物理機(jī)上有三臺(tái)虛擬機(jī)，其中有一臺(tái)虛擬機(jī)損壞并不影響另外兩臺(tái)虛擬機(jī)的運(yùn)行。同理，刪除一臺(tái)虛擬機(jī)實(shí)際上是刪除虛擬機(jī)所占用的文件，并不會(huì)影響主機(jī)系統(tǒng)，所以當(dāng)虛擬機(jī)損壞后如果被刪除，是不會(huì)影響其他虛擬機(jī)工作的。隔離性是虛擬機(jī)之間的安全保障基礎(chǔ)，一臺(tái)虛擬機(jī)被病毒感染后，是不會(huì)傳染到其他虛擬機(jī)的，而病毒通過網(wǎng)絡(luò)的傳播則并不是虛擬機(jī)自身的問題。虛擬機(jī)獨(dú)立于底層物理硬件，可以為虛擬機(jī)配置與底層硬件完全不同的虛擬硬件。這些優(yōu)勢應(yīng)用在氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是完全適合的，航空氣象產(chǎn)品的制作需要很多不同的應(yīng)用軟件，目前這些軟件分別運(yùn)行在不同的物理終端上，再加上氣象雷達(dá)終端、本場自動(dòng)觀測終端，已經(jīng)出現(xiàn)了預(yù)報(bào)員工作臺(tái)空間擁擠的問題，在這種情形下，如果在一臺(tái)高配置的X86物理機(jī)上建立多臺(tái)虛擬機(jī)，然后把不同的應(yīng)用程序安裝在不同的虛擬機(jī)中，預(yù)報(bào)員再通過桌面虛擬化系統(tǒng)訪問不同的虛擬機(jī)，這樣將會(huì)節(jié)省很大的物理空間。在使用虛擬化之前，每臺(tái)物理服務(wù)器的配置均較低，在使用安全性和日常維護(hù)中，維護(hù)人員往往對(duì)單臺(tái)服務(wù)器的關(guān)注度并不會(huì)很高，那么這種情況會(huì)導(dǎo)致單臺(tái)工作站出現(xiàn)問題的概率增大，而采用虛擬化后，管理維護(hù)人員會(huì)對(duì)每臺(tái)運(yùn)行虛擬機(jī)的服務(wù)器檢查到位，這樣物理服務(wù)器出問題的概率要比虛擬化之前低很多。在對(duì)數(shù)據(jù)中心的核心服務(wù)器進(jìn)行虛擬化的時(shí)候，不是簡單的在一臺(tái)服務(wù)器上建立多臺(tái)虛擬機(jī)，往往還要考慮系統(tǒng)的可靠性，通常在虛擬化時(shí)采用共享存儲(chǔ)，將虛擬機(jī)保存在共享存儲(chǔ)中，這樣當(dāng)某臺(tái)主機(jī)損壞時(shí)，虛擬機(jī)可以從一臺(tái)主機(jī)自動(dòng)遷移到另一臺(tái)主機(jī)上，從而能夠保證業(yè)務(wù)工作順暢不間斷地運(yùn)行。在一個(gè)數(shù)據(jù)中心中存在多個(gè)廠家的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是很常見的現(xiàn)象，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的差異會(huì)增加企業(yè)維護(hù)成本，而通過在商用服務(wù)器上部署管理網(wǎng)絡(luò)功能，則可以將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理統(tǒng)一化，網(wǎng)絡(luò)可靠化。由此可見，服務(wù)器虛擬化是廣泛應(yīng)用于IT企業(yè)的一種技術(shù)創(chuàng)新[13]。

2.3 軟件定義中心的方案選擇

在對(duì)數(shù)據(jù)中心虛擬化時(shí)通常采用兩種方案，一種是建立全新的虛擬化數(shù)據(jù)中心;另一種則是利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上新增部分設(shè)備，將原有的硬件設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造。在升級(jí)改造過程中一般應(yīng)遵從就低原則，對(duì)原有設(shè)備逐漸分批地進(jìn)行虛擬化，然后將它們組成一個(gè)新的數(shù)據(jù)中心。在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬化的過程中，先虛擬化重要性低的物理機(jī)，將這些物理機(jī)上的應(yīng)用遷移到虛擬機(jī)上運(yùn)行一段時(shí)間，觀察是否會(huì)對(duì)日常業(yè)務(wù)處理功能有影響，并相應(yīng)地做一些故障模擬，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行試驗(yàn)測試，待日常業(yè)務(wù)處理功能一切正常后，再虛擬化其他物理主機(jī)。一般對(duì)于不適合虛擬化的應(yīng)用仍然選擇在原來的物理主機(jī)上運(yùn)行。

3 運(yùn)用SDDC在民航東北空管局氣象中心業(yè)務(wù)中增加可靠性

3.1 本地區(qū)亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢中心構(gòu)成

亞洲危險(xiǎn)天氣系統(tǒng)是民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)是由中國民用航空局、中國氣象局和香港文臺(tái)聯(lián)合建設(shè)。該系統(tǒng)能夠收集所管轄區(qū)域的各種氣象信息，實(shí)現(xiàn)針對(duì)危險(xiǎn)天氣的識(shí)別和告警、引入多種資料的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)并融入國內(nèi)外數(shù)十種預(yù)報(bào)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)針對(duì)各種危險(xiǎn)天氣的短時(shí)預(yù)報(bào)，并按一定的格式制定亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢產(chǎn)品。目前，民航氣象系統(tǒng)中的位于地區(qū)中心中的亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)所采用的運(yùn)行模式如圖2所示，每臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用來完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)。

圖2 亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

對(duì)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器、產(chǎn)品處理服務(wù)器以及WEB服務(wù)器使用率的情況進(jìn)行檢查的結(jié)果依次如圖3所示。從顯示結(jié)果可以看出，每臺(tái)服務(wù)器的硬件利用效率并不高，CPU大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，每臺(tái)服務(wù)器都是32G內(nèi)存，每臺(tái)服務(wù)器僅有不到3G的使用率。在這種情況下就非常有必要對(duì)亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，來提高服務(wù)器的硬件使用效率。

圖3 虛擬化前服務(wù)器的硬件資源使用情況

3.2 運(yùn)用Vmware vsphere實(shí)現(xiàn)亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)的改造

Vmware vsphere是VMware公司開發(fā)的虛擬化平臺(tái)，是VMware軟件定義數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)，可作為SDDC的核心基礎(chǔ)架構(gòu)。Vmware vsphere也是業(yè)界領(lǐng)先的虛擬化平臺(tái)，可以通過虛擬化的橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展應(yīng)用，重新定義可用性以及簡化虛擬數(shù)據(jù)中心，最終實(shí)現(xiàn)恢復(fù)能力強(qiáng)的、高可用的按需基礎(chǔ)架構(gòu)。同時(shí)，Vmware vsphere可以降低數(shù)據(jù)中心成本，增加系統(tǒng)和應(yīng)用正常在線時(shí)間，顯著簡化IT運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的方式。使用Vmware vsphere將一臺(tái)計(jì)算機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯計(jì)算機(jī)，也就是說計(jì)算機(jī)不再是單獨(dú)運(yùn)行的個(gè)體，從邏輯上可以并行多個(gè)計(jì)算機(jī)，并且不同計(jì)算機(jī)之間不受操作系統(tǒng)的約束，軟件程序可以選擇不同的空間運(yùn)行，互不干涉，大大擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)的實(shí)際操作空間，改進(jìn)了管理效果[14]。在虛擬化項(xiàng)目中，如果資金允許的話，采用共享存儲(chǔ)是必然的選擇，通常采用的存儲(chǔ)設(shè)備不是服務(wù)器本地硬盤。只有配置共享存儲(chǔ)設(shè)備，且虛擬機(jī)存儲(chǔ)資源保存在共享存儲(chǔ)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)將正在運(yùn)行的虛擬機(jī)在不中斷服務(wù)的情況下，從一臺(tái)主機(jī)遷移到另一臺(tái)主機(jī)或?qū)⑻摂M機(jī)的存儲(chǔ)進(jìn)行遷移；當(dāng)集群中的主機(jī)或虛擬機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他的主機(jī)上進(jìn)行重新啟動(dòng)，從而最大限度地保證重要的服務(wù)業(yè)務(wù)不被中斷，如圖4所示。

圖4 具有共享存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)

在本改造項(xiàng)目中，為了節(jié)省硬件資源，在正在使用的亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)改造項(xiàng)目中使用的是兩臺(tái)物理服務(wù)器承擔(dān)在線系統(tǒng)的三臺(tái)服務(wù)器的功能，如圖5所示。由于亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)還有其他功能模塊，那么在后期改造中如果根據(jù)業(yè)務(wù)工作需求還需要部署其他服務(wù)器，則可以直接在ESXI主機(jī)上創(chuàng)建所需要的虛擬機(jī)，這樣可以省去采購服務(wù)器的環(huán)節(jié)，能夠節(jié)省大量的時(shí)間，使得新的業(yè)務(wù)功能得以快速上線。

圖5 熱備系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

Vcenter是一臺(tái)管理服務(wù)器，使用的是一臺(tái)較低配置的PC，當(dāng)然為了節(jié)省成本，也可以將Vcenter的功能用ESXI主機(jī)上的虛擬機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在Vcenter服務(wù)器上安裝了VCSA服務(wù)，充當(dāng)連接到網(wǎng)絡(luò)的ESXI主機(jī)的中心管理員，可以將多個(gè)主機(jī)的資源加入池中并管理這些資源。vsphere client和vsphere web client都是管理終端，管理員通過管理終端登錄到EXSI主機(jī)，繼而管理ESXI主機(jī)資源的分配、虛擬機(jī)的建立、安裝、配置、遷移、拷貝、編輯等功能。

虛擬機(jī)部署完成后，三臺(tái)虛擬機(jī)的資源使用情況如圖6所示。

圖6 虛擬化后服務(wù)器的硬件資源使用情況

由圖6可見，在三臺(tái)虛擬機(jī)中，分配給每臺(tái)虛擬機(jī)4G的內(nèi)存，每臺(tái)虛擬機(jī)1個(gè)虛擬CPU，由于磁盤的容量足夠大，所以不做討論?？梢钥闯觯脙膳_(tái)配置相同的服務(wù)器運(yùn)行在三臺(tái)服務(wù)器上的應(yīng)用與三個(gè)應(yīng)用分別在三臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行是沒有問題的，對(duì)于航空用戶來說，將原來三個(gè)位于三臺(tái)獨(dú)立服務(wù)器上的應(yīng)用遷移到一個(gè)主機(jī)同時(shí)運(yùn)行，可以達(dá)到充分發(fā)揮硬件性能的目的。這說明在硬件資源充足的情況下，只要合理分配，是可以承擔(dān)更多應(yīng)用，以達(dá)到充分使用硬件資源，節(jié)約能耗的目的。此外，本項(xiàng)目中的兩臺(tái)主機(jī)也不是孤立的，通過管理端，可以控制兩臺(tái)主機(jī)上的虛擬機(jī)的運(yùn)行。比如，在正常情況下，是由ESXI主機(jī)0承擔(dān)主用功能，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)WEB故障，就可以啟動(dòng)ESXI主機(jī)1事先克隆好的WEB，替代故障的WEB繼續(xù)對(duì)外提供服務(wù)，此時(shí)是由ESXI主機(jī)0上的數(shù)據(jù)接收服務(wù)器、產(chǎn)品處理服務(wù)器及ESXI主機(jī)1上的WEB服務(wù)器形成一個(gè)系統(tǒng)對(duì)外提供服務(wù)；如果ESXI主機(jī)0的虛擬機(jī)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器發(fā)生故障，可以啟動(dòng)ESXI主機(jī)1上對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)，這時(shí)ESXI主機(jī)0上的虛擬機(jī)產(chǎn)品處理服務(wù)器與WEB服務(wù)器和ESXI主機(jī)1上虛擬機(jī)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器組成一個(gè)系統(tǒng)對(duì)外提供服務(wù)；如果ESXI主機(jī)的虛擬機(jī)產(chǎn)品處理服務(wù)器發(fā)生故障，則啟動(dòng)ESXI主機(jī)1上對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)，此時(shí)ESXI主機(jī)0上的虛擬機(jī)WEB服務(wù)器與數(shù)據(jù)接收服務(wù)器和ESXI主機(jī)1上的虛擬機(jī)產(chǎn)品處理服務(wù)器組成一個(gè)系統(tǒng)對(duì)外提供服務(wù)；同理，ESXI主機(jī)0上的任意兩臺(tái)虛擬機(jī)發(fā)生故障，同樣可以啟動(dòng)ESXI主機(jī)1上對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)虛擬機(jī)和ESXI主機(jī)0的上剩余的一臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行組合對(duì)外提供服務(wù)，以便給管理員留出更充足的時(shí)間恢復(fù)故障。當(dāng)ESXI主機(jī)0故障，也可以用ESXI主機(jī)1取代。實(shí)際上這種體系結(jié)構(gòu)可以完全替代目前的體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)行更加可靠，維護(hù)更加方便。此外，雖然沒有在本熱備項(xiàng)目中采用共享存儲(chǔ)，但是，通過測試，ESXI主機(jī)0上虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)接收服務(wù)器、產(chǎn)品處理服務(wù)器、WEB服務(wù)器可以在正在運(yùn)行的狀態(tài)遷移到ESXI主機(jī)1上；同樣，ESXI主機(jī)1上的虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)接收服務(wù)器、產(chǎn)品處理服務(wù)器、WEB服務(wù)器可以在正在運(yùn)行的狀態(tài)遷移到ESXI主機(jī)0上，這樣當(dāng)需要對(duì)ESXI主機(jī)0或ESXI主機(jī)1進(jìn)行日常硬件維護(hù)或軟件升級(jí)時(shí)，對(duì)航空氣象用戶的業(yè)務(wù)可以持續(xù)進(jìn)行，而不被中斷。運(yùn)用Vmware vsphere虛擬化技術(shù)對(duì)東北地區(qū)亞洲危險(xiǎn)天氣咨詢系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高了數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和管理便捷性。這個(gè)項(xiàng)目的改造只是SDDC理念引入的一個(gè)實(shí)例，今后在以X86架構(gòu)為主的舊系統(tǒng)的改造和新系統(tǒng)的構(gòu)建方面這種構(gòu)建理念的積極意義會(huì)體現(xiàn)得更加明顯。

本項(xiàng)目待完善的部分是無共享存儲(chǔ)。由于預(yù)算的問題，本項(xiàng)目改造中并沒有采用共享存儲(chǔ)，由于未用到共享存儲(chǔ)，虛擬化平臺(tái)的某些高級(jí)特性是無法實(shí)現(xiàn)的，如HA和DRS是無法使用的，也就是某臺(tái)虛擬機(jī)故障后，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，而如果采用共享存儲(chǔ)，當(dāng)集群中的ESXI主機(jī)和虛擬機(jī)發(fā)生故障時(shí)，虛擬機(jī)可以在其他ESXI主機(jī)上自動(dòng)啟動(dòng)，無需人工干預(yù)。DRS的功能是自動(dòng)將資源更加合理地分配給虛擬機(jī)，Vcenter服務(wù)器會(huì)計(jì)算各個(gè)ESXI主機(jī)的硬件資源使用情況，然后將正在運(yùn)行的虛擬機(jī)自動(dòng)遷移到硬件資源空閑多的ESXI主機(jī)上運(yùn)行，此時(shí)并不影響被遷移虛擬機(jī)的業(yè)務(wù)運(yùn)行。

此外，在目前東北地區(qū)的氣象中心機(jī)房之外還有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室，將桌面虛擬化技術(shù)用于日常機(jī)房工作，有利于改善實(shí)驗(yàn)室管理環(huán)境，可借助虛擬化儲(chǔ)存運(yùn)行試驗(yàn)操作系統(tǒng)，延長計(jì)算機(jī)的使用壽命[15]。

3.3 關(guān)于共享存儲(chǔ)的選擇策略

VMware vSphere支持的共享存儲(chǔ)包括FC SAN、iSCSI存儲(chǔ)、NFS存儲(chǔ)。FC SAN需要FC HBA卡，光纖交換機(jī)，F(xiàn)C存儲(chǔ)支持，成本較高。和光纖存儲(chǔ)相比，iSCSI是相對(duì)較便宜的解決方案，但存在存儲(chǔ)服務(wù)器CPU占用率較高，傳輸速度較慢的問題。網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)是中小企業(yè)使用最多的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，部署簡單，成本低，能夠滿足本項(xiàng)目的實(shí)效要求，可以作為首選考慮。

3.4 桌面虛擬化的應(yīng)用

隨著信息資源越來越向云端集中，桌面虛擬化技術(shù)在民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應(yīng)用的可能性也會(huì)越來越高。桌面虛擬化的基礎(chǔ)是服務(wù)器虛擬化，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上進(jìn)行服務(wù)器虛擬化，生成大量的獨(dú)立的桌面操作系統(tǒng)(虛擬機(jī)或者虛擬桌面)，同時(shí)根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備。桌面虛擬化是一種將PC桌面環(huán)境與客戶的物理終端分離的技術(shù)，可以通過設(shè)備在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于個(gè)人的桌面系統(tǒng)。未來各個(gè)地區(qū)地區(qū)中心、地區(qū)分區(qū)站、屬地化機(jī)場的民航氣象數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)部署將更加簡單，預(yù)報(bào)員在做氣象產(chǎn)品的時(shí)候，所使用的原始資料將不再取自本地的數(shù)據(jù)庫，而是直接來自云端，也就是民航氣象中心，地區(qū)地區(qū)中心、地區(qū)分區(qū)站、屬地化機(jī)場的預(yù)報(bào)員所使用的終端通過網(wǎng)絡(luò)連接到云端的虛擬桌面，或者是虛擬機(jī)上的某一個(gè)應(yīng)用，所有的服務(wù)都集中在云端。系統(tǒng)管理員統(tǒng)一管理后臺(tái)數(shù)據(jù)中心資源，并統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度管理，將資源的利用率最大化，用戶端無須軟件維護(hù)，虛擬桌面維護(hù)工作可在后臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行，所有應(yīng)用的部署，數(shù)據(jù)的計(jì)算都在云端進(jìn)行，利用虛擬化技術(shù)所提供的高可用性部署服務(wù)端的服務(wù)，當(dāng)用戶端正在訪問的某臺(tái)虛擬桌面宕機(jī)，會(huì)有相同功能的虛擬桌面繼續(xù)為用戶提供服務(wù)，可以業(yè)務(wù)運(yùn)行不中斷，同時(shí)，由于在客戶端并不需要部署應(yīng)用程序，通常用瘦客戶端作為預(yù)報(bào)員使用的終端，而瘦客戶端的成本不到普通PC機(jī)的一半，功耗只有普通PC的1/8，因此，可實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本、節(jié)能減排。

4 結(jié)束語

軟件定義數(shù)據(jù)中心的核心思想是對(duì)硬件資源的虛擬化，主要包括服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化，可以簡化系統(tǒng)管理員對(duì)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備的管理，可以創(chuàng)建符合業(yè)務(wù)需求的虛擬機(jī)，這些虛擬機(jī)可以像真正的物理機(jī)一樣使用，對(duì)虛擬機(jī)的虛擬硬件配置非常靈活。此外，隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)部署的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大變化，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不太適合虛擬化數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用需求，網(wǎng)絡(luò)虛擬化開始逐漸進(jìn)入虛擬化數(shù)據(jù)中心，為虛擬化數(shù)據(jù)中心提供網(wǎng)絡(luò)方面的控制策略，降低了企業(yè)部署、更新和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需的大量成本。SDDC提供了前所未有的自動(dòng)化、靈活性和高效性，并轉(zhuǎn)交IT交付的方式。匯集計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等可用性服務(wù)，并交付軟件，通過智能化的策略驅(qū)動(dòng)的軟件進(jìn)行管理。SDDC在民航氣象數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用將會(huì)是一次顛覆性的改變，在綠色、環(huán)保、安全可靠、效率提升等方面都會(huì)發(fā)揮重要作用。