崔 屹

（民航華北空管局氣象中心設(shè)備室，北京 100081）

0 引言

VMware（Virtual Machine ware）是計(jì)算機(jī)虛擬化解決方案的領(lǐng)導(dǎo)廠商，提供服務(wù)器、桌面虛擬化的全面解決方案。該產(chǎn)品與傳統(tǒng)的虛擬機(jī)解決方案有很大不同。在傳統(tǒng)方案中，一次只能夠啟動(dòng)一個(gè)操作系統(tǒng)，當(dāng)用戶想換一個(gè)操作系統(tǒng)時(shí)，需要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，然后在啟動(dòng)界面選擇啟動(dòng)另外的操作系統(tǒng)。，這種方式比較繁瑣。VMware 軟件有很大不同，啟動(dòng)一臺(tái)虛擬機(jī)只是在桌面中打開一個(gè)窗口，可以在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)中安裝多臺(tái)虛擬機(jī)，可以安裝不同的操作系統(tǒng)。并且這些虛擬機(jī)可以同時(shí)打開，其操作與WINDOWS 應(yīng)用程序的操作類似。

1 虛擬機(jī)的特點(diǎn)

在軟件層面，虛擬機(jī)是一個(gè)獨(dú)立的，隔離開的個(gè)體，好像一個(gè)獨(dú)立容器?？梢赃\(yùn)行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，可以把它看成是一臺(tái)獨(dú)立計(jì)算機(jī)。它有自己的CPU、硬盤和網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）等，只不過這些部件都是用軟件虛擬出來的。對(duì)于操作系統(tǒng)，它無法分辨虛擬計(jì)算機(jī)和真實(shí)計(jì)算機(jī)之間的差別，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)來說也無法分辨它們之間的不同。虛擬機(jī)不含任何硬件，全部由軟件組成，因此，虛擬機(jī)有很多獨(dú)特的特性。

1.1 虛擬機(jī)的兼容性

虛擬機(jī)與所有標(biāo)準(zhǔn)的X86 計(jì)算機(jī)都兼容。與物理計(jì)算機(jī)一樣，虛擬機(jī)上安裝有自身的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，另外在虛擬機(jī)上能夠模擬出計(jì)算機(jī)上的硬件，例如CPU、顯卡和網(wǎng)絡(luò)控制器等。因此，所有在X86 物理計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件都能夠在虛擬機(jī)上運(yùn)行。

1.2 虛擬機(jī)的隔離特性

虛擬機(jī)與虛擬機(jī)之間是相互隔離的，邏輯上它們是完全獨(dú)立的。雖然多個(gè)虛擬機(jī)都安裝在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上，但之間互不影響，如同是多臺(tái)真正的物理計(jì)算機(jī)一樣。例如在1 臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上安裝了3 個(gè)虛擬機(jī)，其中1 個(gè)虛擬機(jī)系統(tǒng)崩潰，則其他2 個(gè)虛擬機(jī)并不受影響，可以繼續(xù)使用。對(duì)于應(yīng)用程序來說，由于存在隔離功能，使得虛擬環(huán)境的安全性、便捷性得到大大提高。

1.3 虛擬機(jī)的封裝特性

虛擬機(jī)如同一個(gè)軟件容器，它將相關(guān)的計(jì)算環(huán)境封裝在一個(gè)軟件包里面。這個(gè)軟件包的內(nèi)容包括虛擬硬件資源、驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等。封裝的好處是使得虛擬機(jī)方便移動(dòng)、更易于管理。在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)的內(nèi)部，可以像移動(dòng)、復(fù)制普通文件一樣，將虛擬機(jī)從一個(gè)目錄下面移動(dòng)和復(fù)制到另一個(gè)目錄下面。對(duì)于外部設(shè)備，可以將虛擬機(jī)保存在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備上，例如U 盤和移動(dòng)硬盤等。

1.4 虛擬機(jī)獨(dú)立于物理計(jì)算機(jī)的硬件

虛擬機(jī)上的硬件配置和安裝的物理計(jì)算機(jī)完全無關(guān)，可以配置各種獨(dú)立的組件（如CPU、網(wǎng)卡和SCSI 控制器等），無需考慮底層物理計(jì)算機(jī)上的硬件配置情況。此外，虛擬機(jī)上可以安裝各種操作系統(tǒng)。虛擬機(jī)還有隔離、封裝和兼容等特點(diǎn)。上述虛擬機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)為自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)模擬平臺(tái)的搭建提供了一種新的手段，帶來很大便利。

2 使用虛擬機(jī)技術(shù)搭建自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)

首都機(jī)場(chǎng)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)由外場(chǎng)傳感器和室內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成。整個(gè)系統(tǒng)工作原理為外場(chǎng)傳感器將測(cè)到的氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器（CDUA，CDUB）。該服務(wù)器對(duì)原始?xì)庀髷?shù)據(jù)進(jìn)行加工和計(jì)算，得到相應(yīng)的產(chǎn)品后，將產(chǎn)品發(fā)送給觀測(cè)、預(yù)報(bào)、顯示、維護(hù)等各個(gè)終端用戶使用。在業(yè)務(wù)使用中，需要搭建一個(gè)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的模擬平臺(tái)來進(jìn)行測(cè)試、教學(xué)等工作。過去常用做法是只在電腦上安裝一個(gè)服務(wù)器的軟件來模擬服務(wù)器。這種做法可以測(cè)試服務(wù)器的功能，但是如果想測(cè)試一些網(wǎng)絡(luò)功能，例如兩臺(tái)服務(wù)器如何切換，報(bào)文如何發(fā)送，則需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)搭建一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這對(duì)硬件的要求較高，在實(shí)際工作中往往很難實(shí)現(xiàn)。虛擬技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了這個(gè)問題，可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中模擬整個(gè)自觀系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 自觀網(wǎng)絡(luò)的虛擬測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

創(chuàng)建兩個(gè)虛擬機(jī)用來模擬CDUA、CDUB。再創(chuàng)建一臺(tái)虛擬機(jī)運(yùn)行外場(chǎng)氣象傳感器數(shù)據(jù)模擬軟件，該軟件能夠模擬外場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給CUDA 和CDUB，為它們提供數(shù)據(jù)來源。然后可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建模擬機(jī)來模擬用戶終端，例如觀測(cè)或預(yù)報(bào)用戶等。這樣一個(gè)完整的自觀系統(tǒng)模擬網(wǎng)絡(luò)即搭建完成。

2.2 在虛擬機(jī)軟件選擇上需要注意的問題

在虛擬機(jī)軟件選擇上，選擇使用目前主流的軟件VMware Workstation 12 PRO 完成。該軟件功能強(qiáng)大，既可以虛擬各種操作系統(tǒng)，還可以在系統(tǒng)中虛擬出網(wǎng)卡，可以利用它創(chuàng)建自己的虛擬網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的虛擬環(huán)境設(shè)置中，將網(wǎng)卡設(shè)置成“自定義虛擬網(wǎng)絡(luò)”，就可以組建自己的模擬環(huán)境。

2.3 在網(wǎng)絡(luò)組建過程中需要注意的問題

在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組建過程中，CDUA 和CDUB 兩個(gè)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的安裝是最重要的部分，可以依據(jù)下面步驟進(jìn)行安裝。

首先，按照提示信息完成虛擬機(jī)軟件VMware Workstation的安裝，然后在虛擬平臺(tái)上創(chuàng)建兩個(gè)虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)安裝Sever 2003 操作系統(tǒng)，然后安裝MIDAS IV 應(yīng)用軟件，將這兩臺(tái)虛擬機(jī)作為CDUA 和CDUB。

安裝完應(yīng)用軟件后，需要對(duì)MIDAS IV 軟件進(jìn)行一些設(shè)置。運(yùn)行roadiag.exe 程序，然后點(diǎn)擊“文件”菜單，點(diǎn)擊“NEW”建立一個(gè)新的文件。分別定義好CDUA 和CDUB 的IP 地址和端口，以及系統(tǒng)名稱，這是系統(tǒng)的幾個(gè)主要參數(shù)。服務(wù)器IP 值定義為192.168.1.10 和192.168.1.11 兩個(gè)值，端口值均定義為1399，然后再定義名稱。填寫好后保存文件。使用字處理軟件看文檔，可以看到文件中包括以下幾個(gè)參數(shù)。文件內(nèi)容如下。

［System］

System=cy1

AddressA=192.168.1.10：1399

AddressB=192.168.1.11：1399

［Vaisala Remote Object Server］

［Vaisala Remote Object Persistent］

文件保存好之后，點(diǎn)擊“system”子菜單，然后點(diǎn)擊“services”

此時(shí)彈出“service”窗口。若安裝CDUA，則在CDU Identifier中選擇A，然后點(diǎn)擊OK。安裝CDUB 時(shí)則選擇B。這個(gè)步驟的作用是告訴網(wǎng)絡(luò)或整個(gè)系統(tǒng)，這臺(tái)電腦（虛擬）是CDUA 還是CDUB。下一個(gè)步驟是點(diǎn)擊“install”按鍵，這個(gè)按鈕的功能是將相關(guān)信息寫入注冊(cè)表，uninstall 則是相反的，將相關(guān)信息移除本機(jī)的注冊(cè)表。

執(zhí)行完這些步驟之后，CDUA 和CDUB 的心跳信號(hào)指示燈應(yīng)變成綠色并每隔1 s 閃爍1 次。這表示CDUA 和CDUB 開始正常工作了。

3 結(jié)束語

虛擬機(jī)技術(shù)在首都機(jī)場(chǎng)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備測(cè)試、人員培訓(xùn)中得到了很好應(yīng)用，這種技術(shù)使得工作效率得到提升，測(cè)試成本大大減少，為工作帶來很大便利。其他機(jī)場(chǎng)的相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員可以根據(jù)自身工作和需要，更好利用虛擬機(jī)技術(shù)。