高可用航班信息顯示系統的設計與實現

周家銳

摘 要

國內經濟的飛速發展帶動機場的旅客吞吐量逐年上升，更加凸顯了機場信息化支撐環境、特別是航顯系統的重要性。然而，傳統的單層B/S架構航班信息顯示系統存在客戶端數量有限、擴展不易等實際問題。因此，本文通過對國內西部某大型機場的原有航班信息顯示系統進行兼容性改造，引入負載均衡及數據、應用分層架構、模板顯示等新技術，使原有系統的系統容量、可擴展性、穩定性等獲得了較大的提高。

【關鍵詞】FIDS 負載均衡 Oracle RAC 三層B/S

1 引言

近年來，伴隨著國內經濟的迅猛發展，我國的民用航空系統已經成為僅次于美國的全球第二大航空運輸系統。為了滿足日益繁忙的航空運輸，機場信息化支撐環境變得尤為重要，成為機場日常運營必不可少的基礎，而作為直接面向乘客的機場航班信息顯示系統，無疑是其中最為核心的系統之一，其優劣可直接反應出整個機場的服務水平。

作為國內西部地區重要的空中交通樞紐之一，該機場原有的航顯系統仍為傳統的單層B/S架構，即簡單的瀏覽器——服務器模式，容量小、性能低、擴展性差，因此難以適應機場擴建所帶來的客戶端數量急劇增長、系統使用流程變更等新的要求。

2 航顯系統簡介

航班信息顯示系統（Flight Information Display System簡稱FIDS，以下均簡稱為航顯系統），作為機場信息化系統的核心之一，是機場向旅客發布航班及其相關信息、直接面對旅客的最主要的信息系統，它負擔著為旅客及送接站人員提供全方位的信息服務的職責。對與到達機場的旅客來說，航顯系統就是廣泛分布于機場各個角落，如離港大廳、值機柜臺島、值機柜臺、登機口、到港行李轉盤、到港大廳等等所有身在機場的旅客能夠到達的機場區域內的顯示屏。

3 高可用航顯系統架構設計

考慮到對機場原有系統的兼容性需要，在系統原有的B/S架構之上進行改進，最終采用了三層分布式B/S結構，通過使用網頁動態顯示技術以網頁的形式向位于機場的旅客和工作人員提供及時、準確的航班動態信息和各種臨時性消息。

3.1 數據庫層設計

數據庫層由兩臺數據庫服務器和一組磁盤陣列組成，通過HA技術組合成為雙機熱備系統。在使用HA組建雙機熱備系統后，服務器對客戶端來說主機是透明的，當系統發生錯誤而進行切換時，即主機的切換在客戶端看來沒有變化，所有基于主機的應用都仍然正常運行。HA采用了虛擬IP地址映射技術來實現此功能。客戶端通過虛擬地址和工作主機通訊，無論系統是否發生切換，虛擬地址始終指向工作主機。在進行網絡服務時，HA提供一個邏輯的虛擬地址，任何一個客戶端需要請求服務時只需要使用這個虛擬地址。正常運行時，虛擬地址及網絡服務由主服務器提供。當主服務器出現故障時，HA會將虛擬地址轉移到另外一臺服務器的網卡上，繼續提供網絡服務。切換完成后，在客戶端看來系統并沒有出現故障，網絡服務仍然可以使用。

3.2 應用層設計

應用層由多臺應用服務器構成，按服務器功能可分為數據接口服務器、航班信息處理服務器、顯示業務調度服務器、消息事務處理服務器等等。按數據流向可大致分為以下三個步奏：

（1）接口服務器通過通訊協議從外圍系統（地面信息系統）獲得次日航班計劃和航班動態數據等所有航班相關消息，解析并將其實時寫入數據庫服務器的數據庫內，供其使用。

（2）除接口服務器以外的服務器，又稱業務服務器，主要實現航顯業務邏輯處理、客戶端顯示、系統管理等功能，同時利用IIS組件，將相關航班動態數據，根據顯示規則，將其轉換為網頁，并以HTML的形式統一實時的發送給各個顯示終端，是航顯系統的主要支撐。

（3）除服務器以外，應用層還包括兩臺負載均衡器，分布于機場各個角落的顯示終端并不直接連接應用服務器，而是連到到兩臺負載均衡器構成的熱備系統中，由負載均衡器采用分配算法把網絡請求分散到各個應用服務器上。這樣，通過管理進入的Web數據流量和增加有效的網絡帶寬，使得應用服務器能以較為低廉的硬件配置，帶動大量客戶端的頻繁刷新請求，為航顯系統7*24小時無間斷工作提供了可能。

3.3 終端層設計

終端層不單單指傳統意義上機場內的各個顯示屏，還包括了輸出的電視信號和網站實時顯示等。終端層一般不對數據做任何邏輯處理，而是單純將收到的數據按照預設模板顯示出來，為機場旅客和工作人員提供一種友好的交互界面。

4 高可用航顯系統的工程實現

4.1 航顯系統的架構的物理實現

系統最終選擇采用ORACLE + AIX提供數據庫服務；IIS + WINDOWS作為應用服務器，C#為開發語言；顯示終端以IE瀏覽器和JAVASCRIPT為顯示基礎。根據以上系統架構設計，其實際系統物理結構如圖1所示。

由于系統架構為三層分布式B/S架構，為保證系統中各應用服務節點和客戶端保證數據一致，系統還使用了消息事務機制。即，采用WEB方式處理所涉及的數據和對消息進行維護，包括進行數據的存儲、消息的分發、觸發功能；系統根據顯示服務器對消息/數據的訂閱、顯示的處理邏輯，高效的進行消息的分發。

4.2 航顯系統詳細設計

航顯系統使用模塊化思想，將系統整體劃分為以下幾個功能模塊，如表1所示。

5 結束語

本文討論的航顯系統在機場原有系統的基礎上進行了大量基礎性變革，使用負載均衡器和數據庫集群，大大提高了系統容量和系統穩定性，而由其構建成的三層分布式系統結構，將多臺服務器構成應用服務集群，又方便了系統的后期擴展。同時，顯示終端采用模板顯示、局部更新、HTML靜態化等技術，規避了三層分布式架構帶來的高網絡負荷問題。經過實際運行檢驗，該航顯系統在525個顯示終端同時在線的高負載情況下達到了7*24無故障運行，完成了系統預期要求。

參考文獻

[1]2011年中國通用航空發展報告[R].中國民航報，2012.05.08.

[2]綦琦專家.淺析推進民航企業管理信息公開的重要性[Z].民航資源網，2012. http：//news.carnoc.com/list/234/234891.html

[3]文平.Oracle大型數據庫系統在AIXUNIX上的實戰詳解[M].北京：電子工業出版社，2012.

[4]Thomas Kyte著，蘇金國，王小振等譯.Oracle Database 9i/10g/11g編程藝術：深入數據庫體系結構（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[5]蔡曉.民航機場航班顯示系統的分析與設計[D].電子科技大學，2007.

作者單位

四川省機場集團有限公司 四川省成都市 610200endprint

摘 要

國內經濟的飛速發展帶動機場的旅客吞吐量逐年上升，更加凸顯了機場信息化支撐環境、特別是航顯系統的重要性。然而，傳統的單層B/S架構航班信息顯示系統存在客戶端數量有限、擴展不易等實際問題。因此，本文通過對國內西部某大型機場的原有航班信息顯示系統進行兼容性改造，引入負載均衡及數據、應用分層架構、模板顯示等新技術，使原有系統的系統容量、可擴展性、穩定性等獲得了較大的提高。

【關鍵詞】FIDS 負載均衡 Oracle RAC 三層B/S

1 引言

近年來，伴隨著國內經濟的迅猛發展，我國的民用航空系統已經成為僅次于美國的全球第二大航空運輸系統。為了滿足日益繁忙的航空運輸，機場信息化支撐環境變得尤為重要，成為機場日常運營必不可少的基礎，而作為直接面向乘客的機場航班信息顯示系統，無疑是其中最為核心的系統之一，其優劣可直接反應出整個機場的服務水平。

作為國內西部地區重要的空中交通樞紐之一，該機場原有的航顯系統仍為傳統的單層B/S架構，即簡單的瀏覽器——服務器模式，容量小、性能低、擴展性差，因此難以適應機場擴建所帶來的客戶端數量急劇增長、系統使用流程變更等新的要求。

2 航顯系統簡介

航班信息顯示系統（Flight Information Display System簡稱FIDS，以下均簡稱為航顯系統），作為機場信息化系統的核心之一，是機場向旅客發布航班及其相關信息、直接面對旅客的最主要的信息系統，它負擔著為旅客及送接站人員提供全方位的信息服務的職責。對與到達機場的旅客來說，航顯系統就是廣泛分布于機場各個角落，如離港大廳、值機柜臺島、值機柜臺、登機口、到港行李轉盤、到港大廳等等所有身在機場的旅客能夠到達的機場區域內的顯示屏。

3 高可用航顯系統架構設計

考慮到對機場原有系統的兼容性需要，在系統原有的B/S架構之上進行改進，最終采用了三層分布式B/S結構，通過使用網頁動態顯示技術以網頁的形式向位于機場的旅客和工作人員提供及時、準確的航班動態信息和各種臨時性消息。

3.1 數據庫層設計

數據庫層由兩臺數據庫服務器和一組磁盤陣列組成，通過HA技術組合成為雙機熱備系統。在使用HA組建雙機熱備系統后，服務器對客戶端來說主機是透明的，當系統發生錯誤而進行切換時，即主機的切換在客戶端看來沒有變化，所有基于主機的應用都仍然正常運行。HA采用了虛擬IP地址映射技術來實現此功能。客戶端通過虛擬地址和工作主機通訊，無論系統是否發生切換，虛擬地址始終指向工作主機。在進行網絡服務時，HA提供一個邏輯的虛擬地址，任何一個客戶端需要請求服務時只需要使用這個虛擬地址。正常運行時，虛擬地址及網絡服務由主服務器提供。當主服務器出現故障時，HA會將虛擬地址轉移到另外一臺服務器的網卡上，繼續提供網絡服務。切換完成后，在客戶端看來系統并沒有出現故障，網絡服務仍然可以使用。

3.2 應用層設計

應用層由多臺應用服務器構成，按服務器功能可分為數據接口服務器、航班信息處理服務器、顯示業務調度服務器、消息事務處理服務器等等。按數據流向可大致分為以下三個步奏：

（1）接口服務器通過通訊協議從外圍系統（地面信息系統）獲得次日航班計劃和航班動態數據等所有航班相關消息，解析并將其實時寫入數據庫服務器的數據庫內，供其使用。

（2）除接口服務器以外的服務器，又稱業務服務器，主要實現航顯業務邏輯處理、客戶端顯示、系統管理等功能，同時利用IIS組件，將相關航班動態數據，根據顯示規則，將其轉換為網頁，并以HTML的形式統一實時的發送給各個顯示終端，是航顯系統的主要支撐。

（3）除服務器以外，應用層還包括兩臺負載均衡器，分布于機場各個角落的顯示終端并不直接連接應用服務器，而是連到到兩臺負載均衡器構成的熱備系統中，由負載均衡器采用分配算法把網絡請求分散到各個應用服務器上。這樣，通過管理進入的Web數據流量和增加有效的網絡帶寬，使得應用服務器能以較為低廉的硬件配置，帶動大量客戶端的頻繁刷新請求，為航顯系統7*24小時無間斷工作提供了可能。

3.3 終端層設計

終端層不單單指傳統意義上機場內的各個顯示屏，還包括了輸出的電視信號和網站實時顯示等。終端層一般不對數據做任何邏輯處理，而是單純將收到的數據按照預設模板顯示出來，為機場旅客和工作人員提供一種友好的交互界面。

4 高可用航顯系統的工程實現

4.1 航顯系統的架構的物理實現

系統最終選擇采用ORACLE + AIX提供數據庫服務；IIS + WINDOWS作為應用服務器，C#為開發語言；顯示終端以IE瀏覽器和JAVASCRIPT為顯示基礎。根據以上系統架構設計，其實際系統物理結構如圖1所示。

由于系統架構為三層分布式B/S架構，為保證系統中各應用服務節點和客戶端保證數據一致，系統還使用了消息事務機制。即，采用WEB方式處理所涉及的數據和對消息進行維護，包括進行數據的存儲、消息的分發、觸發功能；系統根據顯示服務器對消息/數據的訂閱、顯示的處理邏輯，高效的進行消息的分發。

4.2 航顯系統詳細設計

航顯系統使用模塊化思想，將系統整體劃分為以下幾個功能模塊，如表1所示。

5 結束語

本文討論的航顯系統在機場原有系統的基礎上進行了大量基礎性變革，使用負載均衡器和數據庫集群，大大提高了系統容量和系統穩定性，而由其構建成的三層分布式系統結構，將多臺服務器構成應用服務集群，又方便了系統的后期擴展。同時，顯示終端采用模板顯示、局部更新、HTML靜態化等技術，規避了三層分布式架構帶來的高網絡負荷問題。經過實際運行檢驗，該航顯系統在525個顯示終端同時在線的高負載情況下達到了7*24無故障運行，完成了系統預期要求。

參考文獻

[1]2011年中國通用航空發展報告[R].中國民航報，2012.05.08.

[2]綦琦專家.淺析推進民航企業管理信息公開的重要性[Z].民航資源網，2012. http：//news.carnoc.com/list/234/234891.html

[3]文平.Oracle大型數據庫系統在AIXUNIX上的實戰詳解[M].北京：電子工業出版社，2012.

[4]Thomas Kyte著，蘇金國，王小振等譯.Oracle Database 9i/10g/11g編程藝術：深入數據庫體系結構（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[5]蔡曉.民航機場航班顯示系統的分析與設計[D].電子科技大學，2007.

作者單位

四川省機場集團有限公司 四川省成都市 610200endprint

摘 要

國內經濟的飛速發展帶動機場的旅客吞吐量逐年上升，更加凸顯了機場信息化支撐環境、特別是航顯系統的重要性。然而，傳統的單層B/S架構航班信息顯示系統存在客戶端數量有限、擴展不易等實際問題。因此，本文通過對國內西部某大型機場的原有航班信息顯示系統進行兼容性改造，引入負載均衡及數據、應用分層架構、模板顯示等新技術，使原有系統的系統容量、可擴展性、穩定性等獲得了較大的提高。

【關鍵詞】FIDS 負載均衡 Oracle RAC 三層B/S

1 引言

近年來，伴隨著國內經濟的迅猛發展，我國的民用航空系統已經成為僅次于美國的全球第二大航空運輸系統。為了滿足日益繁忙的航空運輸，機場信息化支撐環境變得尤為重要，成為機場日常運營必不可少的基礎，而作為直接面向乘客的機場航班信息顯示系統，無疑是其中最為核心的系統之一，其優劣可直接反應出整個機場的服務水平。

作為國內西部地區重要的空中交通樞紐之一，該機場原有的航顯系統仍為傳統的單層B/S架構，即簡單的瀏覽器——服務器模式，容量小、性能低、擴展性差，因此難以適應機場擴建所帶來的客戶端數量急劇增長、系統使用流程變更等新的要求。

2 航顯系統簡介

航班信息顯示系統（Flight Information Display System簡稱FIDS，以下均簡稱為航顯系統），作為機場信息化系統的核心之一，是機場向旅客發布航班及其相關信息、直接面對旅客的最主要的信息系統，它負擔著為旅客及送接站人員提供全方位的信息服務的職責。對與到達機場的旅客來說，航顯系統就是廣泛分布于機場各個角落，如離港大廳、值機柜臺島、值機柜臺、登機口、到港行李轉盤、到港大廳等等所有身在機場的旅客能夠到達的機場區域內的顯示屏。

3 高可用航顯系統架構設計

考慮到對機場原有系統的兼容性需要，在系統原有的B/S架構之上進行改進，最終采用了三層分布式B/S結構，通過使用網頁動態顯示技術以網頁的形式向位于機場的旅客和工作人員提供及時、準確的航班動態信息和各種臨時性消息。

3.1 數據庫層設計

數據庫層由兩臺數據庫服務器和一組磁盤陣列組成，通過HA技術組合成為雙機熱備系統。在使用HA組建雙機熱備系統后，服務器對客戶端來說主機是透明的，當系統發生錯誤而進行切換時，即主機的切換在客戶端看來沒有變化，所有基于主機的應用都仍然正常運行。HA采用了虛擬IP地址映射技術來實現此功能。客戶端通過虛擬地址和工作主機通訊，無論系統是否發生切換，虛擬地址始終指向工作主機。在進行網絡服務時，HA提供一個邏輯的虛擬地址，任何一個客戶端需要請求服務時只需要使用這個虛擬地址。正常運行時，虛擬地址及網絡服務由主服務器提供。當主服務器出現故障時，HA會將虛擬地址轉移到另外一臺服務器的網卡上，繼續提供網絡服務。切換完成后，在客戶端看來系統并沒有出現故障，網絡服務仍然可以使用。

3.2 應用層設計

應用層由多臺應用服務器構成，按服務器功能可分為數據接口服務器、航班信息處理服務器、顯示業務調度服務器、消息事務處理服務器等等。按數據流向可大致分為以下三個步奏：

（1）接口服務器通過通訊協議從外圍系統（地面信息系統）獲得次日航班計劃和航班動態數據等所有航班相關消息，解析并將其實時寫入數據庫服務器的數據庫內，供其使用。

（2）除接口服務器以外的服務器，又稱業務服務器，主要實現航顯業務邏輯處理、客戶端顯示、系統管理等功能，同時利用IIS組件，將相關航班動態數據，根據顯示規則，將其轉換為網頁，并以HTML的形式統一實時的發送給各個顯示終端，是航顯系統的主要支撐。

（3）除服務器以外，應用層還包括兩臺負載均衡器，分布于機場各個角落的顯示終端并不直接連接應用服務器，而是連到到兩臺負載均衡器構成的熱備系統中，由負載均衡器采用分配算法把網絡請求分散到各個應用服務器上。這樣，通過管理進入的Web數據流量和增加有效的網絡帶寬，使得應用服務器能以較為低廉的硬件配置，帶動大量客戶端的頻繁刷新請求，為航顯系統7*24小時無間斷工作提供了可能。

3.3 終端層設計

終端層不單單指傳統意義上機場內的各個顯示屏，還包括了輸出的電視信號和網站實時顯示等。終端層一般不對數據做任何邏輯處理，而是單純將收到的數據按照預設模板顯示出來，為機場旅客和工作人員提供一種友好的交互界面。

4 高可用航顯系統的工程實現

4.1 航顯系統的架構的物理實現

系統最終選擇采用ORACLE + AIX提供數據庫服務；IIS + WINDOWS作為應用服務器，C#為開發語言；顯示終端以IE瀏覽器和JAVASCRIPT為顯示基礎。根據以上系統架構設計，其實際系統物理結構如圖1所示。

由于系統架構為三層分布式B/S架構，為保證系統中各應用服務節點和客戶端保證數據一致，系統還使用了消息事務機制。即，采用WEB方式處理所涉及的數據和對消息進行維護，包括進行數據的存儲、消息的分發、觸發功能；系統根據顯示服務器對消息/數據的訂閱、顯示的處理邏輯，高效的進行消息的分發。

4.2 航顯系統詳細設計

航顯系統使用模塊化思想，將系統整體劃分為以下幾個功能模塊，如表1所示。

5 結束語

本文討論的航顯系統在機場原有系統的基礎上進行了大量基礎性變革，使用負載均衡器和數據庫集群，大大提高了系統容量和系統穩定性，而由其構建成的三層分布式系統結構，將多臺服務器構成應用服務集群，又方便了系統的后期擴展。同時，顯示終端采用模板顯示、局部更新、HTML靜態化等技術，規避了三層分布式架構帶來的高網絡負荷問題。經過實際運行檢驗，該航顯系統在525個顯示終端同時在線的高負載情況下達到了7*24無故障運行，完成了系統預期要求。

參考文獻

[1]2011年中國通用航空發展報告[R].中國民航報，2012.05.08.

[2]綦琦專家.淺析推進民航企業管理信息公開的重要性[Z].民航資源網，2012. http：//news.carnoc.com/list/234/234891.html

[3]文平.Oracle大型數據庫系統在AIXUNIX上的實戰詳解[M].北京：電子工業出版社，2012.

[4]Thomas Kyte著，蘇金國，王小振等譯.Oracle Database 9i/10g/11g編程藝術：深入數據庫體系結構（第2版）[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[5]蔡曉.民航機場航班顯示系統的分析與設計[D].電子科技大學，2007.

作者單位

四川省機場集團有限公司 四川省成都市 610200endprint