虛擬化技術在氣象信息網絡運行中的應用分析

紀立恒 黃丹梅 陳斌源

(1.福建省漳州市氣象局,福建漳州 363000;2.福建省龍海市氣象局,福建龍海 363100)

1 虛擬化技術的實現原理

1.1 拆分

如果計算機硬件配備比較高,而本身工作負荷卻不大,資源得不到充分利用,可通過拆分的虛擬技術,將這臺計算機拆分為多臺虛擬機,供多用戶使用,使其資源分配得到合理化調整。

1.2 整合

氣象部門業務精細化較強,可能同時擁有大量計算機,性能卻一般,而數據計算卻需要高性能計算機來完成。此時通過虛擬整合技術,把大量計算機整合為一臺計算機,滿足用戶對高性能需求。

1.3 遷移

(1)通過虛擬遷移把一臺邏輯服務器中所閑置的資源加入到另一臺邏輯服務器中,使另一方的性能得到提升。

(2)通過網絡將本地資源供遠程計算機使用。Windows下的共享目錄,Linux下的NFS等,還包括遠程桌面等等。目的是用來實現資源共享,實現跨系統平臺應用等。

2 虛擬化的實現形式

2.1 硬件虛擬化

不需要操作系統支持,可直接實現對硬件資源劃分,任一分區內操作系統和硬件故障不影響其他分區,例如HP nPAR。

2.2 邏輯虛擬化

不需要操作系統支持,在系統硬件和操作系統之間以軟件和固件形式存在,任一分區操作系統故障不影響其他分區,如IBM DLPARS、HP vPAR、VMware ESX Server、Xen。相對硬件虛擬模式而言,邏輯虛擬模式會占用一定系統資源。目前大型主機虛擬效率一般在95%以上,虛擬化損耗約為2%～3%;AIX和HP-UX上虛擬效率在90%以上,虛擬化損耗約為5%;而x86架構上虛擬效率在80%左右,虛擬化損耗大約20%。

2.3 軟件虛擬化

需要主操作系統支持。在主操作系統上運行一個虛擬層軟件,可安裝多種客戶操作系統,任何一個客戶系統故障不影響其他用戶操作系統,如VMware GSX Server和微軟Virtual Server2005。

3 虛擬化技術在氣象信息網絡中的應用

3.1 應用前

漳州市氣象信息中心機房使用虛擬化技術前,業務系統應用是通過單臺或多臺服務器模式進行的。涉及到資源問題,要經常對服務器空間進行清理,然后重啟,才可正常運行。機房內服務器數量不斷加大,導致機房空間減小,空調壓力加大,如果機房溫度得不到控制,除主要業務服務器外,其它服務器都要關閉,否則影響工作正常進行。若不關閉,機房負載過大,易引發火災,產生損失不可估量。如果硬件或個別服務器出現問題,也只能通過暫時關閉服務器檢修,對氣象信息傳輸質量有很大影響。

3.2 應用后

氣象數據傳輸要求24小時不間斷進行,漳州市氣象局響應全市節能減排要求,因此,虛擬化技術投入是目前最好的建設方式。當前,漳州市氣象局的虛擬化平臺所承載的40個左右關鍵性業務,只需要4臺服務器便可以滿足,并且,在未來兩三年內也不需要再添置服務器。通過4臺服務器和一臺存儲通過一臺光纖交換機組成FC存儲網絡且高效穩定運行。在物理服務器安裝vmware底層操作系統esxi,所有虛擬機都運行在這個平臺上,通過vcenter集中管理4臺物理服務器。目前信息中心部署一套虛擬化集群,由于虛擬化優點和業務需要,日后將再部署一套虛擬化系統。將不同業務部署到不同虛擬機中,實現抽屜式管理方式,虛擬化集群中總共部署近40個單臺虛擬服務器,12臺實時業務虛擬服務器擔任信息中心上傳和分發數據任務,此外還有10臺各類中心站服務器,2臺虛擬化運維管理服務器,4臺數據處理服務器,8臺各單位業務應用服務器。虛擬服務器分別部署WindowsXP、Window2003、Windows2008、SuseLinux等操作系統。

4 虛擬化技術應用于氣象信息網絡后的效益

4.1 節約建設成本和運行成本,資源利用率高

使用虛擬化技術后,部門里可以減少物理機數量,因此節約了硬件成本,室內布線也不需太多,并且運行中降低了服務器能源消耗,一部分用于設備維修和保養的費用也節約下來,機房所占空間不再是問題。并且虛擬化技術對于提高現有資源利用率起到很大作用,使服務器和網絡端口節約出來,投入減小,物理基礎設施得到簡化。同時對于服務器由于管理和載荷造成的故障得到明顯改善。

4.2 單臺虛擬服務器性能比得到提升

引進虛擬技術前,多臺虛擬機不能同時在一臺物理服務器上工作,應用后每臺虛擬機分到的CPU、內存及磁盤都比原來物理機時要多,速度更快,并且在系統自動均衡負載情況下,對性能有極大提升。

4.3 整個系統適應性更好,資源利用率更高

當業務量激增,使用某個應用系統人數突然很多時,通過虛擬機管理軟件來對配置合理調整,如增加CPU數量、CPU有效頻率,加大內存和磁盤,有極大方便。在使用虛擬化服務器時,對現有的硬件資源的升級和擴容而使應用程序和操作系統的實現多重的運行。并且虛擬機之間、虛擬機與主機之間都是隔離的,任何在系統內進行的業務操作都不會對主機操作系統造成影響,用戶可根據業務需求對自己所需資源調配。

4.4 簡單易操作

將一臺物理機上虛擬機轉到其它物理機上運行時,由于虛擬機硬件是標準的,不存在硬件發生變化情況。在虛擬機上運行時,操作系統不需要再次配置,這樣有利于備份、遷移系統以恢復及復制多個系統。

4.5 系統的運行更加安全可靠

如果檢修問題物理服務器或更換元件時,可以不中斷系統運行就能實現在線更換,不用進行計劃性停機準備。并且通過物理機實現多臺虛擬機運行更加安全可靠,其中一個虛擬機故障,也不會對其它虛擬機和主機造成影響,不會因一個虛擬機遭受病毒木馬等數據破壞和泄露情況而影響重要氣象信息安全性。

5 結語

氣象信息網絡應用虛擬化技術,使機房網絡設備和整體系統性能得到了資源合理優化調配,緩解機房經費限制,解決了多系統共存問題,隔離功能保障了重要氣象信息安全性。虛擬化技術在氣象業務現代化發展中已得到了業界認可,且隨著技術越來越完善,會更加廣泛地應用于氣象信息網絡中替代原來網絡系統模式。氣象信息網絡業務人員要不斷學習,掌握虛擬化技術,活學活用,充分發揮其特有作用,提高系統服務保障水平。

[1]劉其海,賈思陽,王帥,張旭陽,王慧瑜.淺談虛擬化技術在氣象信息網絡中的應用[J].電腦知識與技術,2017,13(23).

[2]劉一謙,方國強,張常亮.基于虛擬化技術構建省級氣象信息網絡系統[J].計算機系統應用,2017,26(7)84-89.