楊俊萍，張廣通

(云南省氣象信息中心，云南 昆明 650034)

1 引言

如今，無論身處何地，只要打開電腦或者手機(jī)APP，通過衛(wèi)星定位就可以快速獲取所在位置的最新天氣預(yù)報。事實上，這種獲取方式正是使用了智能網(wǎng)格天氣預(yù)報技術(shù)。除此之外，網(wǎng)格預(yù)報還有助于預(yù)報員開展災(zāi)害性天氣影響預(yù)報，為政府部署災(zāi)前防御措施、搶險措施及災(zāi)后重建等工作，提供更為科學(xué)、合理、及時的決策依據(jù)，將氣象災(zāi)害可能造成的損失降到最低[1]。2018年，云南省氣象部門開始部署與實施該技術(shù)，并投入業(yè)務(wù)試運行，在環(huán)境搭建方面，經(jīng)過對現(xiàn)狀進(jìn)行探討分析，決定使用OpenMediaVault存儲方案。

網(wǎng)格預(yù)報就像地球上的經(jīng)緯網(wǎng)一樣，如果把中國以及每個城市所在的區(qū)域分解成許多個5 km×5 km、甚至1 km×1 km的網(wǎng)格，而公眾就是生活在這樣一個個的網(wǎng)格中，每個網(wǎng)格中的天氣情況也會有所差異。網(wǎng)格預(yù)報就是針對這樣的每一個網(wǎng)格開展的，與原來的定點預(yù)報相比，它在空間上更精細(xì)，也更具針對性[2]。

OpenMediaVault簡稱OMV，是一個開源的基于Debian Linux的下一代網(wǎng)絡(luò)附屬存儲解決方案。OpenMediaVault包含眾多服務(wù),如SSH,(S)FTP,SMB等，并具有通過插件可增強(qiáng)的模塊化設(shè)計框架特性，是一個簡單和易于使用的開箱即用的解決方案[3]。

NAS(Network Attached Storage：網(wǎng)絡(luò)附屬存儲)是一種將分布、獨立的數(shù)據(jù)整合為大型、集中化管理的數(shù)據(jù)中心，以便于對不同主機(jī)和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行訪問的技術(shù)。按字面理解是連接在網(wǎng)絡(luò)上并具備資料存儲功能的裝置，因此也稱為“網(wǎng)絡(luò)存儲器”。NAS是一種專用數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，它以數(shù)據(jù)為中心，將存儲設(shè)備與服務(wù)器徹底分離，集中管理數(shù)據(jù)，從而釋放帶寬，提高性能，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用服務(wù)器存儲，而效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者[4]。

2 存儲方案應(yīng)滿足的業(yè)務(wù)需求

①為云南省氣象臺的MICAPS-GFE(Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)-Grid Editing System格點編輯系統(tǒng))顯示軟件提供共享產(chǎn)品，同時滿足云南省信息中心為MICAPS4服務(wù)器實時轉(zhuǎn)發(fā)產(chǎn)品。該兩項條件均需要存儲方案具備跨多臺服務(wù)器部署的應(yīng)用程序訪問相同數(shù)據(jù)來源。

②多臺機(jī)器需要掛載磁盤共享網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品，如同步網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品的服務(wù)器、CIMISS(China Integrated Meteorological Information Service System全國綜合氣象信息共享平臺)服務(wù)器等，需存儲方案能夠滿足為多臺服務(wù)器提供相同的數(shù)據(jù)訪問來源。

③部署的智能網(wǎng)格預(yù)報服務(wù)器不僅同步國家局的產(chǎn)品要及時，還要把本省訂正產(chǎn)品及時同步至國家局服務(wù)器，并要求速度快，需要該方案具有低時延的存儲性能。

④客戶端軟件均基于Windows平臺，而后臺部署的服務(wù)器均為Linux平臺，需存儲方案滿足多類操作系統(tǒng)應(yīng)用。

⑤管理方便，功能靈活，需具有模塊化管理功能。

根據(jù)智能網(wǎng)格產(chǎn)品的總體方案，結(jié)合NAS存儲的特點，可以得出OMV解決方案最符合以上業(yè)務(wù)需求，也是業(yè)務(wù)最重要的支撐點。該存儲方案的成功搭建，會使業(yè)務(wù)運行起來更穩(wěn)定、更安全。

3 智能網(wǎng)格產(chǎn)品的總體架構(gòu)

把一塊2T的硬盤作為共享盤，掛載到省級智能網(wǎng)格預(yù)報服務(wù)器和省級CIMISS的APP01-APP04服務(wù)器上，以掛載方式提供給5臺服務(wù)器；省級將從國家局產(chǎn)品云上下載5大類服務(wù)產(chǎn)品，統(tǒng)一在本省智能網(wǎng)格預(yù)報服務(wù)器上進(jìn)行規(guī)范化存儲；使用產(chǎn)品的用戶可以通過MUSIC(Meteorological Unified Service Interface Community氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口)接口提取到掛載盤上的所有產(chǎn)品，如：國家級格點預(yù)報指導(dǎo)產(chǎn)品及分省切片數(shù)據(jù)、省級格點預(yù)報產(chǎn)品、全國格點預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品、全國格點預(yù)報逐時滾動更新產(chǎn)品、全國格點實況分析產(chǎn)品[5]；省臺MICAPS4-GFE軟件自動同步省級智能網(wǎng)格服務(wù)器上的所有產(chǎn)品，值班人員進(jìn)行訂正后點擊上傳按鈕，產(chǎn)品應(yīng)自動上傳到省級智能網(wǎng)格預(yù)報服務(wù)器上的對應(yīng)目錄中，然后秒級上傳至國家局產(chǎn)品云上；以FTP方式提供給MICAPS4服務(wù)器經(jīng)處理、解析、入庫后在MICAPS4的客戶端顯示。方案框架如圖1所示。

圖1 方案框架圖Fig.1 System frame diagram

通過部署省級智能網(wǎng)格服務(wù)器，歸納出整個產(chǎn)品流經(jīng)過程。如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)流框圖Fig.2 Data flow diagram

4 NAS環(huán)境的設(shè)計

4.1 總體設(shè)計

NAS存儲以數(shù)據(jù)為中心，將存儲設(shè)備與服務(wù)器徹底分離，集中管理數(shù)據(jù)，從而釋放帶寬、提高性能。由于專用NAS 的硬件成本以及管理成本均較高，而采用軟件來搭建NAS存儲，不僅可以降低成本，而且可以大大提高系統(tǒng)的靈活性。本方案設(shè)計以虛擬機(jī)作為服務(wù)器，安裝基于Debian操作系統(tǒng)的NAS管理操作軟件(OMV)，可以大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。同時，基于B/S架構(gòu)，底層為Linux操作系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。通過IE瀏覽器對NAS設(shè)備進(jìn)行直觀方便的配置操作和管理[6]，部署NAS文件系統(tǒng)，把2T的磁盤設(shè)置成名為CIMISS的共享盤，對該盤進(jìn)行設(shè)置訪問用戶的權(quán)限，并打開FTP、SMB等服務(wù)來滿足業(yè)務(wù)需求。

4.2 軟件安裝準(zhǔn)備及注意事項

①建立虛擬機(jī)環(huán)境。操作系統(tǒng)配置為64位、內(nèi)存8G、硬盤不低于30G、Debian linux軟件，另外需要安裝OMV軟件。

②虛擬機(jī)中的網(wǎng)卡采用橋接模式，這樣可以獲取到路由器的真實IP，局域網(wǎng)才可以訪問。

③建議選擇英文安裝，如果選中文，容易有區(qū)域編碼不匹配引起亂碼問題。安裝成功后，提示界面如圖3所示。

圖3 安裝成功提示Fig.3 Successful installation

5 NAS環(huán)境的配置

主要涉及磁盤管理、RAID設(shè)置、邏輯卷管理和文件系統(tǒng)，還有共享文件夾的權(quán)限管理等內(nèi)容。

5.1 識別并設(shè)置共享盤

在客戶端使用IE瀏覽器打開OMV軟件，輸入安裝時自定義的用戶名密碼，即可登錄。點擊掃描后會檢測當(dāng)前系統(tǒng)連接的所有磁盤，找到磁盤然后將其設(shè)置為數(shù)據(jù)存儲空間。如圖4，/dev/vda是OS盤，/dev/vdb為數(shù)據(jù)盤。如果是兩個數(shù)據(jù)盤或者以上先做Raid，之后選中/dev/vdb1點擊掛載，完成后可以看到狀態(tài)已經(jīng)變?yōu)樵诰€。如圖5，已配置成大小為2T的CIMISS共享盤。

圖4 識別出設(shè)備Fig.4 identify the device

圖5 配置共享盤Fig.5 Configure shared disk

其它服務(wù)器如要訪問該CIMISS共享盤，需增加新用戶，并賦予用戶組，其次進(jìn)行權(quán)限分配。整個文件夾可賦予用戶讀寫操作，也可以對盤內(nèi)的不同文件夾賦予不同的讀寫權(quán)限。

5.2 局域網(wǎng)內(nèi)服務(wù)器掛載共享盤

智能網(wǎng)格預(yù)報服務(wù)器和CIMISS中的APP01-APP04機(jī)器進(jìn)行共享盤掛載時，需將掛載命令保存在開機(jī)啟動文件中，確保機(jī)器重啟后，掛載的磁盤不會丟失。圖6為查看所有磁盤空間占用情況，表明CIMISS共享盤已掛載好，隨時可獲取共享盤中的資料。

圖6 掛載共享盤Fig.6 Mount shared disk

5.3 同步國家級云產(chǎn)品

根據(jù)GFEDataFileConfig.xml文件配置(如圖7部分配置所示)的國家級同步目錄，系統(tǒng)自動從國家級的對應(yīng)數(shù)據(jù)目錄中獲取網(wǎng)格產(chǎn)品[7]，保存到本省對應(yīng)的目錄中，目前已經(jīng)部署5大類產(chǎn)品。

圖7 同步產(chǎn)品Fig.7 Synchronous product

6 NAS環(huán)境的實現(xiàn)

訪問共享盤，除了在服務(wù)器內(nèi)可直接訪問外，一般可以通過FTP或Samba進(jìn)行交互使用。如圖8為FTP用戶登錄后的目錄列舉，圖9是映射后的目錄列舉，達(dá)到了簡單方便獲取產(chǎn)品的目標(biāo)。

圖8 FTP服務(wù)Fig.8 FTP service

圖9 映射服務(wù)Fig.9 Mapped service

7 結(jié)語

設(shè)計并搭建的NAS網(wǎng)絡(luò)附屬存儲方案采用了獨立于操作系統(tǒng)的設(shè)計，精簡化的操作平臺，B/S模式的訪問，大大提升了產(chǎn)品的易用性[8]。平臺的搭建解決了系統(tǒng)之間的掛載問題，同時支持Windows、Linux等多種操作系統(tǒng)，大大減輕了CIMISS服務(wù)器負(fù)擔(dān)。用戶通過TCP/IP協(xié)議可快速、簡單、可靠地對智能網(wǎng)格服務(wù)器上的網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品進(jìn)行訪問，可以更精細(xì)地制作出公眾氣象服務(wù)產(chǎn)品、交通氣象、旅游氣象等專業(yè)專項預(yù)報預(yù)警和服務(wù)產(chǎn)品，為天氣預(yù)報業(yè)務(wù)、氣象服務(wù)與管理提供了一個集智能下載、文件存儲、共享數(shù)據(jù)等功能為一體的NAS平臺。