摘 要：虛擬化技術(shù)是信息系統(tǒng)建設(shè)和管理上的一個(gè)突破性進(jìn)步，虛擬化技術(shù)應(yīng)用于氣象信息系統(tǒng)中，在系統(tǒng)軟件開發(fā)、服務(wù)器進(jìn)行拆分整合遷移、信息系統(tǒng)災(zāi)難性故障恢復(fù)等方面發(fā)揮了重大作用，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)端口，網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備數(shù)量和能源消耗，顯著提高了信息資源的靈活性和系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性，為信息系統(tǒng)用戶提供了高效、安全的服務(wù)保障。

關(guān)鍵詞：虛擬化；安全隔離；氣象信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP333.96

虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，該技術(shù)用于計(jì)算機(jī)方面即允許一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，擴(kuò)大硬件容量，簡化軟件重新配置過程，如CPU虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單CPU模擬多CPU并行，一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，所有應(yīng)用程序都能在相互獨(dú)立空間內(nèi)運(yùn)行且互不影響，顯著提高計(jì)算機(jī)工作效率。虛擬化又是一個(gè)抽象層，又能將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提高IT資源利用率和靈活性，同時(shí)允許每個(gè)不同操作系統(tǒng)都有自己的一套虛擬硬件如網(wǎng)卡、CPU等，并在這些硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，而且操作系統(tǒng)均將這些物理硬件組件視作一組一致的標(biāo)準(zhǔn)化硬件。虛擬被機(jī)封在系統(tǒng)文件中，可快速對(duì)文件進(jìn)行保存、復(fù)制和部署，實(shí)現(xiàn)幾秒鐘內(nèi)就將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由一臺(tái)物理服務(wù)器轉(zhuǎn)移至另一臺(tái)物理服務(wù)器，完成連續(xù)的工作負(fù)載整合及零停機(jī)維護(hù)。

隨著氣象部門信息化建設(shè)的突破性發(fā)展，服務(wù)器數(shù)量不斷增加，現(xiàn)有的信息系統(tǒng)構(gòu)架普遍存在著應(yīng)用于數(shù)據(jù)混雜現(xiàn)象，安全性差、資源配置及利用不合理、管理水平較低等問題嚴(yán)重。因此，部署一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，加強(qiáng)氣象信息化虛擬化技術(shù)建設(shè)應(yīng)用日漸成為趨勢(shì)，通過虛擬化技術(shù)不斷提高資源利用，并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求變化快速靈活的進(jìn)行資源配置。

1 應(yīng)用虛擬化技術(shù)的重要意義

隨著氣象事業(yè)的發(fā)展，未來更多的氣象業(yè)務(wù)需要更多的新技術(shù)來支撐，氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和業(yè)務(wù)量的增加，收集的數(shù)據(jù)量也日益增多，面臨重新購置或?qū)?shí)體服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)現(xiàn)象，而且服務(wù)器數(shù)據(jù)中心能耗大，資源分配不合理，服務(wù)器托管空間費(fèi)用等無疑加劇了氣象信息系統(tǒng)硬件資源和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)成本等開銷。而且，當(dāng)前氣象部門機(jī)房中堆滿了不同時(shí)期采購的不同基礎(chǔ)設(shè)施，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，還停留在手工管理基礎(chǔ)上，管理工作量大，氣象信息中心基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜，使得難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一自動(dòng)化管理，服務(wù)保障水平低，信息中心的應(yīng)用還采用單獨(dú)的服務(wù)器部署，服務(wù)器數(shù)量多但每臺(tái)服務(wù)器利用率不高，一出現(xiàn)問題就可能導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用癱瘓，且服務(wù)器單點(diǎn)故障多，管理員整日忙碌于安裝、維修等機(jī)械管理工作，很多時(shí)候仍無法及時(shí)處理故障，這種低服務(wù)保障水平嚴(yán)重阻礙著氣象業(yè)務(wù)等工作的正常開展。一些利用率很低的獨(dú)立服務(wù)器因無法投入其他應(yīng)用造成大量資源閑置，同時(shí)，由于大量氣象業(yè)務(wù)數(shù)量的增加，又使得原本軟硬件資源就分配不合理的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源產(chǎn)生了巨大壓力。

引進(jìn)虛擬化技術(shù)后，虛擬化技術(shù)快速驗(yàn)證、部署和應(yīng)用，提高了現(xiàn)有資源的利用率，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)端口，節(jié)省了一部分網(wǎng)絡(luò)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投入，延長舊有操作系統(tǒng)和硬件的使用壽命，能在混合軟件環(huán)境中簡化物理基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)而節(jié)約成本開支，同時(shí)在簡化系統(tǒng)管理、使動(dòng)態(tài)載荷平衡、服務(wù)器中斷最小化的恢復(fù)故障、實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合等方面有了明顯突出的改善。氣象信息系統(tǒng)服務(wù)器的虛擬化，僅利用了現(xiàn)有較少的硬件資源就實(shí)現(xiàn)了多重應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的運(yùn)行，虛擬機(jī)與主機(jī)和其他虛擬機(jī)完全隔離，在操作系統(tǒng)中所做的任一業(yè)務(wù)操作都不會(huì)影響到主機(jī)的操作系統(tǒng)，用戶可根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求快速調(diào)配新資源，如果其中一個(gè)虛擬機(jī)發(fā)生故障，其他所有虛擬機(jī)和主機(jī)均不會(huì)受到牽連，相互之間也不會(huì)遭受病毒木馬等破壞和數(shù)據(jù)泄露，完整的虛擬機(jī)環(huán)境還便于進(jìn)行單個(gè)文件的備份、移動(dòng)和復(fù)制，有效保證了應(yīng)用程序的兼容性和大量重要?dú)庀笮畔⒌陌踩浴?/p>

2 氣象信息系統(tǒng)中虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)

氣象信息技術(shù)人員在對(duì)軟件項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，至少應(yīng)需要一臺(tái)或兩臺(tái)以上的服務(wù)器進(jìn)行軟件開發(fā)平臺(tái)和測試環(huán)境的搭建，地方臺(tái)站經(jīng)費(fèi)難以承受購買那么多昂貴服務(wù)器進(jìn)行測試，虛擬化技術(shù)可以滿足項(xiàng)目開發(fā)需求，利用一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)模擬出一臺(tái)或多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)，這些虛擬機(jī)可安裝操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和訪問網(wǎng)絡(luò)資源等，也就是說由一臺(tái)物理服務(wù)器上搭建多個(gè)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)技術(shù)需求，或是搭建一個(gè)虛擬局域網(wǎng)來完成測試。

2.2 服務(wù)器拆分、整合、遷移

對(duì)服務(wù)器進(jìn)行拆分整合遷移，是虛擬化技術(shù)有效提高資源利用率的應(yīng)用。對(duì)于一臺(tái)服務(wù)性能較高但工作負(fù)荷小的服務(wù)器，可運(yùn)用虛擬化技術(shù)將其拆分為邏輯上的多臺(tái)服務(wù)器供多個(gè)用戶使用，這樣就使這臺(tái)計(jì)算機(jī)的大量資源得到了充分有效利用；而且，進(jìn)行拆分后多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行于一臺(tái)物理服務(wù)器上，減少了機(jī)房占用空間，還能節(jié)約機(jī)房服務(wù)器耗電量，降低熱量釋放，減輕機(jī)房空調(diào)等運(yùn)行壓力；信息中心技術(shù)管理人員管理、維護(hù)工作量下降，有充裕的時(shí)間管理有限的幾臺(tái)服務(wù)器，使服務(wù)器24h正常運(yùn)轉(zhuǎn)有了可靠技術(shù)保障。

利用虛擬整合技術(shù)，可將大量性能一般的計(jì)算機(jī)整合為一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，滿足氣象臺(tái)站數(shù)值預(yù)報(bào)、氣象影視制作等領(lǐng)域數(shù)據(jù)計(jì)算、視頻處理等方面對(duì)高性能計(jì)算機(jī)的需求，解決了資金不足不能及時(shí)購置高性能服務(wù)器的難題。

利用虛擬化技術(shù)，還可按照各部門所需資源，把信息中心一臺(tái)邏輯服務(wù)器上進(jìn)行虛擬分區(qū)，將一部分閑置資源動(dòng)態(tài)的加入另一臺(tái)邏輯服務(wù)器中，提高另一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能，從而使資源得到更合理的分配，提高每臺(tái)服務(wù)器利用率。而且虛擬環(huán)境還能在單臺(tái)服務(wù)器上部署多個(gè)應(yīng)用，每個(gè)應(yīng)用都能安全隔離，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)安全性的保障。

2.3 系統(tǒng)災(zāi)難性故障恢復(fù)

虛擬機(jī)的環(huán)境和被保護(hù)服務(wù)器環(huán)境是完全一樣的，如果信息中心主服務(wù)器受故障或其他損壞影響而停止工作，就可以利用這一作用啟動(dòng)和主服務(wù)器同步并做備份的虛擬主機(jī)臨時(shí)作為主服務(wù)器對(duì)外提供服務(wù)，直接發(fā)送通知或郵件到管理員移動(dòng)終端；一旦主服務(wù)器恢復(fù)正常，這些臨時(shí)客串主服務(wù)器的虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫及其他相關(guān)數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)遷移回原來的主服務(wù)器上。這一系列應(yīng)對(duì)過程都是虛擬化技術(shù)災(zāi)備解決方案帶來的，最大限度的減少了服務(wù)器停機(jī)時(shí)間和數(shù)據(jù)丟失量，而且整個(gè)過程用戶都不會(huì)覺察到曾出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷的現(xiàn)象。物理服務(wù)器被修復(fù)后，在災(zāi)備系統(tǒng)里運(yùn)行的操作也就是災(zāi)備系統(tǒng)中虛擬機(jī)重新遷移回物理服務(wù)器的過程，只需管理人員輕松點(diǎn)擊幾次鼠標(biāo)即可完成這些操作。

3 結(jié)束語

虛擬化技術(shù)在氣象信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，一是可優(yōu)化機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)性能，調(diào)整資源合理有效利用，節(jié)約機(jī)房經(jīng)費(fèi)和耗能，二是能解決多系統(tǒng)共存和隔離問題，保障各部門數(shù)據(jù)安全性。面對(duì)現(xiàn)代氣象事業(yè)迅速發(fā)展的需求，氣象信息系統(tǒng)原有的建設(shè)模式已逐漸被虛擬化技術(shù)替代，這種技術(shù)優(yōu)勢(shì)在使用過程中已得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，隨著氣象信息系統(tǒng)的規(guī)模發(fā)展和虛擬化技術(shù)的不斷成熟完善，會(huì)越來越多的推廣應(yīng)用于氣象信息系統(tǒng)中。氣象信息中心管理人員要熟練掌握虛擬化技術(shù)，學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用虛擬化軟件，充分發(fā)揮其在氣象信息系統(tǒng)中的有效作用，提高氣象信息系統(tǒng)服務(wù)保障水平。

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作者簡介：李建明（1973.12-），男，山東壽光人，本科，氣象電子高級(jí)工程師，從事氣象信息網(wǎng)絡(luò)工作。