管制綜合信息系統中的服務器虛擬化應用

陳惠鋒

管制綜合信息系統中的服務器虛擬化應用

陳惠鋒

民航中南空中交通管理局通信網絡中心，廣東 廣州 510000

隨著民航事業的穩步發展，航班量屢創新高，空管行業中的管制綜合信息系統的重要性日益凸顯，對信息系統的高可用性、應急保障和運維都提出了更高的要求。服務器虛擬化、高集成度的刀框服務器等應用發展迎合了管制綜合信息系統高可用性和應急保障的需求。在介紹服務器虛擬化技術的基礎上，對民航空管行業中管制綜合信息系統的虛擬化應用進行了探討。

管制綜合信息系統；服務器；虛擬化

隨著民航事業的穩步發展，航班量屢創新高，空中交通管制壓力與日俱增。空管行業中對設備運維的要求越來越高，對空管設備支持和保障提出了嚴峻的考驗。管制綜合信息系統是民航近幾年不斷強調的發展方向，在中南地區主用包括航班信息處理系統（FIPS）、航班協同放行決策系統（CDM）、塔臺運行管理系統（TOMS）、航班信息發布系統、管制中心運行管理系統（ATCOMS）等，應用范圍遍及中南地區各地空管局、空管分局、空管站。隨著民航業的發展，空管事業進入高速發展階段。管制綜合信息系統在管制工作的作用越來越重要，管制員對這些信息系統的依賴性越來越強，相應的對管制綜合信息系統的保障要求也越來越高。

傳統的業務系統通常運行在機架式硬件服務器上，存在業務量不均衡、服務器數量龐大、性能擴容難度大、硬件運維成本高、機房空間有限等問題。面對空管信息系統層出不窮的新需求、新業務、新應用，仍采用傳統新增硬件服務器的方式是不理想的。虛擬化技術的推廣應用，可以整合硬件和網絡資源，可以避免一定程度的資源浪費，降低運維成本，也為系統資源提供了很強的擴展性，同時還可以利用虛擬化管理工具實現多個業務系統在物理服務器上的負載平衡、實時遷移等功能，具有高可用性的特性，并能實現多個虛擬機的集中管理，系統資源的統一監控等，從而提高管制綜合信息系統的管理效率和可靠性。

1 幾種典型的虛擬化產品

從國際市場占用率來看，VMware（vSphere）、Microsoft（Hyper-V）和Citrix（XenServer）是目前在X86平臺上主流的虛擬化廠商，占據96%的市場份額，其中VMware的市場占用率是最高的。XenServer是基于Linux的產品，但能實現的功能不多；Hyper-V成本較低，甚至提供了免費的版本，而且處于微軟的軟件架構下，對于微軟的習慣用戶而言更容易上手；VMware的vSphere在三者的對比中是成本最高的，但在易用性和使用性能上也是勝于另外兩家，具備的功能也是最多最完善的，尤其在特性VMotion功能上，以零時間遷移虛擬機，在系統運維上更顯便捷和優勢。在管理工具方面，VMware管理工具相對Hyper-V的標準MMC界面，也會更加靈活和直觀。在實際工作中，我們主要采用VMware的虛擬化產品搭建虛擬化架構[1]。

2 服務器虛擬化

虛擬化技術隱藏底層物理硬件，把服務器的物理資源抽象成邏輯資源，從而讓多個各自獨立運行的系統可以透明地共享使用這些資源。在一臺服務器上可以同時運行多個虛擬機，每個虛擬機使用其中一份邏輯資源，虛擬成一臺邏輯意義上的服務器，而虛擬機之間相互獨立運行各自不同的業務系統。虛擬化技術允許多個操作系統和應用共享同一套基礎物理硬件。

在實際應用中，在物理上采用高集成度高性能的刀框服務器，再利用VMware虛擬化技術，可以為管制綜合信息系統提供硬件資源高度整合的平臺，并具備高可用性、高性能的特性。

中南空管采用主要的刀框服務器主要型號是DELL M1000e，最多可包含 16 個半高刀片（服務器模塊）、8 個全高刀片、8 個帶有四分之一高度刀片的封套，或可以將這三種刀片類型混裝，它同時提供了共享的電源、冷卻、網絡及各種互連和管理組件。設備之間的互聯集成在背板，背板上提供了一個隱藏的24口交換機，用于連接所有設備的管理網口。通俗地說，只要一根網線連接到背板，就可以訪問刀框內的所有刀片服務器、交換機、CMC等，極大地減少了所需外部線纜的數量，可以大大降低由線纜連接故障帶來的風險。

以中南CDM系統為例，我們在2套互聯刀框服務器中各自配置了VMware虛擬化平臺，共配置了5臺虛擬服務器和2套存儲陣列，并在此基礎上構建了SQL server2012 AlwaysON群集。通常配置主、備服務器在其中一個刀框，應急服務器在另一個刀框，通過SQL server2012 AlwaysON群集實施異地容災，主用刀框存儲陣列的數據庫會每天定期復制到備用刀框。

VMware虛擬化平臺提供了很多高可用性的實用功能。其中VMware VMotion功能利用對物理機、存儲和網絡連接的虛擬化，可以將正在運行的整臺虛擬機從一臺物理刀片服務器實時遷移到另一臺物理刀片服務器中，其間不會對虛擬機上運行的程序、應用造成影響，實現業務的無縫遷移；另一項很重要的功能是VMware HA，這項功能可實現當其中一臺虛擬服務器發生宕機時，虛擬平臺會立刻在其他物理刀片服務器上重新將該虛擬服務器開啟，完成故障恢復。相比傳統模式下多達幾小時甚至幾天的物理服務器故障修復過程，虛擬服務器的故障遷移只需要短短幾分鐘，極大地縮短了設備修復時間。

3 服務器資源整合

管制綜合信息系統包含非常多的信息化系統。每個系統一般都會配備主、備數據庫服務器和應用服務器等，在傳統的架構下每個服務器都會在一臺物理服務器上運行，每新增一臺服務器就需要增加一臺物理服務器，即使有些服務器實際上只占用了一小部分的硬件資源。使用服務器虛擬化，將每臺物理服務器轉化為對應的虛擬服務器，就可以將這些服務器進行整合，例如多個實際資源占用少的虛擬服務器可以運行在一臺物理刀片服務器上，并利用VMware的DRS（分布式資源調度）功能，可以實現物理刀片服務器之間重新分發虛擬機來自動分配額外的資源，例如將資源占用率太高的物理刀片服務器上的部分虛擬機使用VMotion在線遷移到負荷較小的物理刀片服務器上，達到物理刀片服務器之間負載平衡的效果。整個重新分配的過程不會對正在運行的虛擬服務器上的業務造成影響，系統自動操作執行，用戶不會有感知。

虛擬服務器正式運行后，當有性能需求增加，在物理服務器資源充足的情況下，不需要另外購置設備，只需利用VMware虛擬平臺管理工具對原虛擬服務器進行虛擬資源擴容，包括CPU、磁盤空間、內存等都可以進行調整。當有新系統的部署需求時，同樣不需重新購置設備，可通過新建虛擬機來實現，并且可以利用虛擬機拷貝等進行虛擬機創建及數據庫、中間件部署，進而實現系統快速部署上線。對于系統建設而言，這樣既經濟又有效率。刀框服務器硬件資源的擴容可通過增加刀片服務器來實現。由于每個刀片都是熱插拔的，因此刀框服務器可以輕松地進行刀片替換、變更，將維護時間降到最低。

4 集中監控，靈活管控

利用虛擬化平臺的整合作用，可以對虛擬平臺內的服務器資源進行系統、集中、統一、靈活的管理控制和維護。使用vSphere Client連接vCenter Server，通過vCenter Server可實現從單一控制點管理所有的物理機和虛擬機，提供詳細的虛擬機架構信息，進行大規模管理，可對虛擬機進行新建、開關機、配置、遷移等管理操作[2]。

除了VMware自帶的管理工具，我們還結合第三方的監控軟件如SolarWinds，實現服務器、終端的節點狀態、硬件狀態（包括風扇狀態、溫度狀態、電源模塊狀態、磁盤狀態、內存狀態、電池狀態、CPU溫度和狀態等等）、硬件性能（包括磁盤空間、CPU和內存使用率）和服務器上運行的管制業務程序相關的進程、服務等的自動檢查和告警功能。

綜上所述，服務器虛擬化在整合民航管制綜合信息系統硬件資源，優化系統性能方面有著重要的意義。由于其優良特性，該技術應用方案已成為管制綜合信息系統未來發展的路線，并將發揮出更重要的作用。

[1]武佳寧. 基于VMware vSphere的數據中心服務器虛擬化解決方案[J]. 微型電腦應用，2016，32（9）：32-34.

[2]胡曉荷. 虛擬化時代即將來臨[J]. 信息安全和通信保密，2009（3）：14-17.

Server Virtualization Applications in Integrated Regulatory Information Systems

Chen Huifeng

Communication Network Center of Civil Aviation Central South Air Traffic Management Bureau, Guangdong Guangzhou 510000

With the steady development of civil aviation industry, the number of flights has reached new highs. The importance of the integrated information system in the air traffic control industry has become increasingly prominent, and higher requirements for information system high availability, emergency support and operation and maintenance have been put forward. Application developments such as server virtualization and highly integrated blade servers cater for the needs of high availability and emergency support for integrated information systems. On the basis of introducing the server virtualization technology, the virtualization application of the integrated information system in the civil aviation industry is discussed.

regulatory integrated information system; server; virtualization

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