OpenMediaVault存儲方案在智能網格預報業務中的應用

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APP，通過衛星定位就可以快速獲取所在位置的最新天氣預報。事實上，這種獲取方式正是使用了智能網格天氣預報技術。除此之外，網格預報還有助于預報員開展災害性天氣影響預報，為政府部署災前防御措施、搶險措施及災后重建等工作，提供更為科學、合理、及時的決策依據，將氣象災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，并投入業務試運行，在環境搭建方面，經過對現狀進行探討分析，決定使用OpenMediaVault存儲方案。

網格預報就像地球上的經緯網一樣，如果把中國以及每個城市所在的區域分解成許多個5 km×5 km、甚至1 km×1 km的網格，而公眾就是生活在這樣一個個的網格中，每個網格中的天氣情況也會有所差異。網格預報就是針對這樣的每一個網格開展的，與原來的定點預報相比，它在空間上更精細，也更具針對性[2]。

OpenMediaVault簡稱OMV，是一個開源的基于Debian Linux的下一代網絡附屬存儲解決方案。OpenMediaVault包含眾多服務,如SSH,(S)FTP,SMB等，并具有通過插件可增強的模塊化設計框架特性，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：網絡附屬存儲)是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心，以便于對不同主機和應用服務器進行訪問的技術。按字面理解是連接在網絡上并具備資料存儲功能的裝置，因此也稱為“網絡存儲器”。NAS是一種專用數據存儲服務器，它以數據為中心，將存儲設備與服務器徹底分離，集中管理數據，從而釋放帶寬，提高性能，其成本遠遠低于使用服務器存儲，而效率卻遠遠高于后者[4]。

2 存儲方案應滿足的業務需求

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-Grid Editing System格點編輯系統)顯示軟件提供共享產品，同時滿足云南省信息中心為MICAPS4服務器實時轉發產品。該兩項條件均需要存儲方案具備跨多臺服務器部署的應用程序訪問相同數據來源。

②多臺機器需要掛載磁盤共享網格預報產品，如同步網格預報產品的服務器、CIMISS(China Integrated Meteorological Information Service System全國綜合氣象信息共享平臺)服務器等，需存儲方案能夠滿足為多臺服務器提供相同的數據訪問來源。

③部署的智能網格預報服務器不僅同步國家局的產品要及時，還要把本省訂正產品及時同步至國家局服務器，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，而后臺部署的服務器均為Linux平臺，需存儲方案滿足多類操作系統應用。

⑤管理方便，功能靈活，需具有模塊化管理功能。

根據智能網格產品的總體方案，結合NAS存儲的特點，可以得出OMV解決方案最符合以上業務需求，也是業務最重要的支撐點。該存儲方案的成功搭建，會使業務運行起來更穩定、更安全。

3 智能網格產品的總體架構

把一塊2T的硬盤作為共享盤，掛載到省級智能網格預報服務器和省級CIMISS的APP01-APP04服務器上，以掛載方式提供給5臺服務器；省級將從國家局產品云上下載5大類服務產品，統一在本省智能網格預報服務器上進行規范化存儲；使用產品的用戶可以通過MUSIC(Meteorological Unified Service Interface Community氣象數據統一服務接口)接口提取到掛載盤上的所有產品，如：國家級格點預報指導產品及分省切片數據、省級格點預報產品、全國格點預報服務產品、全國格點預報逐時滾動更新產品、全國格點實況分析產品[5]；省臺MICAPS4-GFE軟件自動同步省級智能網格服務器上的所有產品，值班人員進行訂正后點擊上傳按鈕，產品應自動上傳到省級智能網格預報服務器上的對應目錄中，然后秒級上傳至國家局產品云上；以FTP方式提供給MICAPS4服務器經處理、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格服務器，歸納出整個產品流經過程。如圖2所示。

圖2 數據流框圖Fig.2 Data flow diagram

4 NAS環境的設計

4.1 總體設計

NAS存儲以數據為中心，將存儲設備與服務器徹底分離，集中管理數據，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的靈活性。本方案設計以虛擬機作為服務器，安裝基于Debian操作系統的NAS管理操作軟件(OMV)，可以大大提高系統的可擴展性。同時，基于B/S架構，底層為Linux操作系統，大大提高了系統的安全性與穩定性。通過IE瀏覽器對NAS設備進行直觀方便的配置操作和管理[6]，部署NAS文件系統，把2T的磁盤設置成名為CIMISS的共享盤，對該盤進行設置訪問用戶的權限，并打開FTP、SMB等服務來滿足業務需求。

4.2 軟件安裝準備及注意事項

①建立虛擬機環境。操作系統配置為64位、內存8G、硬盤不低于30G、Debian linux軟件，另外需要安裝OMV軟件。

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

③建議選擇英文安裝，如果選中文，容易有區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環境的配置

主要涉及磁盤管理、RAID設置、邏輯卷管理和文件系統，還有共享文件夾的權限管理等內容。

5.1 識別并設置共享盤

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前系統連接的所有磁盤，找到磁盤然后將其設置為數據存儲空間。如圖4，/dev/vda是OS盤，/dev/vdb為數據盤。如果是兩個數據盤或者以上先做Raid，之后選中/dev/vdb1點擊掛載，完成后可以看到狀態已經變為在線。如圖5，已配置成大小為2T的CIMISS共享盤。

圖4 識別出設備Fig.4 identify the device

圖5 配置共享盤Fig.5 Configure shared disk

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

5.2 局域網內服務器掛載共享盤

智能網格預報服務器和CIMISS中的APP01-APP04機器進行共享盤掛載時，需將掛載命令保存在開機啟動文件中，確保機器重啟后，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 同步國家級云產品

根據GFEDataFileConfig.xml文件配置(如圖7部分配置所示)的國家級同步目錄，系統自動從國家級的對應數據目錄中獲取網格產品[7]，保存到本省對應的目錄中，目前已經部署5大類產品。

圖7 同步產品Fig.7 Synchronous product

6 NAS環境的實現

訪問共享盤，除了在服務器內可直接訪問外，一般可以通過FTP或Samba進行交互使用。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，達到了簡單方便獲取產品的目標。

圖8 FTP服務Fig.8 FTP service

圖9 映射服務Fig.9 Mapped service

7 結語

設計并搭建的NAS網絡附屬存儲方案采用了獨立于操作系統的設計，精簡化的操作平臺，B/S模式的訪問，大大提升了產品的易用性[8]。平臺的搭建解決了系統之間的掛載問題，同時支持Windows、Linux等多種操作系統，大大減輕了CIMISS服務器負擔。用戶通過TCP/IP協議可快速、簡單、可靠地對智能網格服務器上的網格預報產品進行訪問，可以更精細地制作出公眾氣象服務產品、交通氣象、旅游氣象等專業專項預報預警和服務產品，為天氣預報業務、氣象服務與管理提供了一個集智能下載、文件存儲、共享數據等功能為一體的NAS平臺。