淺談民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信并行備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

戴璇璇

（中國(guó)民用航空溫州空中交通管理站，浙江 溫州 325000）

1 民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自2009年投入業(yè)務(wù)使用以來(lái)已穩(wěn)定運(yùn)行多年，保障了氣象資料的收集、交換、存儲(chǔ)以及信息服務(wù)的資料完整性和時(shí)效性。其編、轉(zhuǎn)、發(fā)、請(qǐng)求/響應(yīng)、定時(shí)等核心功能，支持著民航氣象業(yè)務(wù)邏輯和情報(bào)交換，是氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)。氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包括通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、預(yù)報(bào)子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)4大部分，目前氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)和oracle系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了系統(tǒng)冗余，而通信子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)沒(méi)有多余的備份系統(tǒng)，存在單點(diǎn)故障隱患。即使在安全運(yùn)行規(guī)范的“一主二備三應(yīng)急”要求下實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)和信息服務(wù)系統(tǒng)的備份，但該備機(jī)也是在冷備份的條件下運(yùn)行，并未實(shí)現(xiàn)真實(shí)意義上的雙機(jī)熱備或并行運(yùn)行。一旦業(yè)務(wù)主機(jī)發(fā)生故障，其煩瑣的冷備切換步驟在時(shí)間和數(shù)據(jù)的完整性上直接影響著業(yè)務(wù)運(yùn)行，同時(shí)為保持系統(tǒng)參數(shù)、配置文件與業(yè)務(wù)主機(jī)的一致性，也為系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來(lái)了額外開(kāi)銷。

2 民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)并行通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

考慮到上述問(wèn)題為業(yè)務(wù)系統(tǒng)和維護(hù)人員帶來(lái)的安全隱患和運(yùn)行壓力，設(shè)計(jì)并行通訊系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的并行性和可恢復(fù)性。該系統(tǒng)功能包括：以在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)并行的方式提供對(duì)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信子系統(tǒng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化備份；實(shí)現(xiàn)主業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障后AFTN報(bào)文數(shù)據(jù)、同步產(chǎn)品資料、自動(dòng)觀測(cè)資料向數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的分發(fā)及本場(chǎng)需要與地區(qū)中心進(jìn)行資料交換的報(bào)文和產(chǎn)品的實(shí)時(shí)上傳；滿足空管中心站對(duì)外提供信息服務(wù)的最小化業(yè)務(wù)需求。

2.1 系統(tǒng)包含的模塊單元

2.1.1 AFTN 線路資料接收及處理

實(shí)時(shí)接收AFTN線路發(fā)送過(guò)來(lái)的報(bào)文資料，對(duì)接收到的公報(bào)進(jìn)行報(bào)頭檢測(cè)和質(zhì)量檢測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行報(bào)告拆分及公報(bào)和報(bào)告的入庫(kù)處理。同時(shí)在通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生故障后，作為數(shù)據(jù)源繼續(xù)向主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分發(fā)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)資料的完整。圖1為AFTN資料處理流程圖。

圖1AFTN資料處理流程圖

2.1.2AWOS 資料接收及處理

實(shí)時(shí)接收本場(chǎng)自觀數(shù)據(jù)并完成格式轉(zhuǎn)換及入庫(kù)處理，同時(shí)在主業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生故障后自動(dòng)接管本場(chǎng)自觀數(shù)據(jù)與地區(qū)中心資料交換的任務(wù)，并向主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分發(fā)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)資料的完整。圖2為AWOS資料處理流程圖。

圖2AWOS資料處理流程圖

2.1.3 產(chǎn)品資料同步

通過(guò)ftp方式與地區(qū)中心進(jìn)行產(chǎn)品資料的同步操作，將本場(chǎng)所需圖形圖像產(chǎn)品遠(yuǎn)程傳輸至本地，同時(shí)進(jìn)行文件名稱、文件長(zhǎng)度檢測(cè)以及入庫(kù)處理。在通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生故障后，自動(dòng)將所同步的產(chǎn)品資料分發(fā)至主業(yè)務(wù)的各數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以及將本場(chǎng)需要與地區(qū)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)等圖形產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳。

2.1.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及自動(dòng)管理

將內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)作為并行備份系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)作為備份信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，系統(tǒng)自動(dòng)完成內(nèi)存庫(kù)中資料的定時(shí)清除、定時(shí)遷移等系統(tǒng)級(jí)操作。

2.1.5 應(yīng)急業(yè)務(wù)切換

通過(guò)業(yè)務(wù)檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，包括asyn、awos、mfc等關(guān)鍵進(jìn)程狀態(tài)、系統(tǒng)LB百分比、各進(jìn)程排隊(duì)狀態(tài)、線路排隊(duì)狀態(tài)等，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行異常影響數(shù)據(jù)接收、分發(fā)、交換的情況，并行備份系統(tǒng)自動(dòng)接管其處理任務(wù)，保證主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)的完整性和地區(qū)中心數(shù)據(jù)交換的及時(shí)性。由于備份系統(tǒng)中的信息服務(wù)平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)不間斷的并行服務(wù)，所以無(wú)需對(duì)主業(yè)務(wù)系統(tǒng)的信息服務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行額外的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。圖3為應(yīng)急業(yè)務(wù)切換流程圖。

圖3 應(yīng)急業(yè)務(wù)切換流程圖

應(yīng)急切換條件如下：①若并行備份系統(tǒng)一定時(shí)間內(nèi)未接收到主業(yè)務(wù)系統(tǒng)存活信息，則進(jìn)行整體切換。并行系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行資料接收和同步，其整體切換包括報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)、自觀資料和產(chǎn)品文件上傳以及向數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的分發(fā)。②一旦監(jiān)測(cè)通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)LB滿進(jìn)程無(wú)法獲取用于處理使用的共享內(nèi)存空間，則進(jìn)行整體切換。③監(jiān)測(cè)通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)各進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)，并針對(duì)各進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)切換。例如put進(jìn)程無(wú)法運(yùn)行時(shí)，則進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)中心上傳的切換；分別監(jiān)測(cè)asyn報(bào)文接收進(jìn)程、asyn報(bào)文發(fā)送進(jìn)程、asyn自觀接收進(jìn)程以及awos格式處理進(jìn)程狀態(tài)，并根據(jù)進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的切換。④監(jiān)測(cè)通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)線路排隊(duì)狀態(tài)，如果線路排隊(duì)有積壓，則進(jìn)行aftn報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)切換。⑤暫定以上切換規(guī)則，具體業(yè)務(wù)應(yīng)用可視實(shí)際情況及用戶需求進(jìn)行更新修改。

2.1.6 資料分發(fā)及上傳

收到應(yīng)急接管指令后，并行備份系統(tǒng)將接收到的aftn公報(bào)資料、自動(dòng)觀測(cè)資料、同步的產(chǎn)品資料以及本場(chǎng)產(chǎn)品資料（例如雷達(dá)資料）進(jìn)行處理并入庫(kù)，同時(shí)以ftp的方式向主業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)分發(fā)資料至$HOME/data接口目錄中，供數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)進(jìn)程讀取并處理。將需要與地區(qū)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的本場(chǎng)資料，例如自動(dòng)觀測(cè)資料和雷達(dá)資料通過(guò)ftp方式上傳至地區(qū)中心通信系統(tǒng)receive目錄下。

2.1.7 與地區(qū)中心資料交換接口

并行備份系統(tǒng)通過(guò)ftp的方式完成產(chǎn)品資料的同步及通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障后產(chǎn)品資料和自動(dòng)觀測(cè)資料的上傳任務(wù)。將文件系統(tǒng)目錄作為系統(tǒng)接口，與地區(qū)中心通信系統(tǒng)進(jìn)行資料交換，無(wú)需改變地區(qū)中心業(yè)務(wù)邏輯和任何業(yè)務(wù)配置文件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無(wú)縫銜接。

2.2 并行備份系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯

實(shí)時(shí)接收并行異步線路的AFTN報(bào)文資料和AWOS資料，對(duì)公報(bào)進(jìn)行檢測(cè)、拆分以及自動(dòng)觀測(cè)資料的格式化轉(zhuǎn)換，并將處理后的資料持久化至本系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中；實(shí)時(shí)以ftp方式與地區(qū)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，將本場(chǎng)所需產(chǎn)品資料下載到本地，并進(jìn)行檢測(cè)及入庫(kù)處理；并行備份系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其無(wú)法正常運(yùn)行，則自動(dòng)接管通信主業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)資料的分發(fā)及本場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳任務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的無(wú)縫銜接；對(duì)外服務(wù)平臺(tái)以內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)提供報(bào)文檢索、資料調(diào)取以及飛行文件打印等服務(wù)，為主業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和對(duì)外信息服務(wù)器故障提供應(yīng)急保障。

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖4所示。

圖4 通信并行備份系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

民航氣象服務(wù)是保證航空安全的重要前提，確保氣象數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、安全、可靠是氣象機(jī)務(wù)工作的重中之重。民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)通信并行備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究就是為當(dāng)前民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)尋找一種合理的備份保障模式，消除了架構(gòu)中的單點(diǎn)運(yùn)行隱患，保證了業(yè)務(wù)運(yùn)行以及信息服務(wù)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣象數(shù)據(jù)的可靠維護(hù)，從而更好地為航空安全提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。