VMware 虛擬機在自動觀測系統中的應用

崔 屹

（民航華北空管局氣象中心設備室，北京 100081）

0 引言

VMware（Virtual Machine ware）是計算機虛擬化解決方案的領導廠商，提供服務器、桌面虛擬化的全面解決方案。該產品與傳統的虛擬機解決方案有很大不同。在傳統方案中，一次只能夠啟動一個操作系統，當用戶想換一個操作系統時，需要重新啟動計算機，然后在啟動界面選擇啟動另外的操作系統。，這種方式比較繁瑣。VMware 軟件有很大不同，啟動一臺虛擬機只是在桌面中打開一個窗口，可以在一臺物理計算機中安裝多臺虛擬機，可以安裝不同的操作系統。并且這些虛擬機可以同時打開，其操作與WINDOWS 應用程序的操作類似。

1 虛擬機的特點

在軟件層面，虛擬機是一個獨立的，隔離開的個體，好像一個獨立容器。可以運行自己的操作系統和應用程序，可以把它看成是一臺獨立計算機。它有自己的CPU、硬盤和網絡接口卡（NIC）等，只不過這些部件都是用軟件虛擬出來的。對于操作系統，它無法分辨虛擬計算機和真實計算機之間的差別，對于網絡中的其他計算機來說也無法分辨它們之間的不同。虛擬機不含任何硬件，全部由軟件組成，因此，虛擬機有很多獨特的特性。

1.1 虛擬機的兼容性

虛擬機與所有標準的X86 計算機都兼容。與物理計算機一樣，虛擬機上安裝有自身的操作系統和應用程序，另外在虛擬機上能夠模擬出計算機上的硬件，例如CPU、顯卡和網絡控制器等。因此，所有在X86 物理計算機上運行的軟件都能夠在虛擬機上運行。

1.2 虛擬機的隔離特性

虛擬機與虛擬機之間是相互隔離的，邏輯上它們是完全獨立的。雖然多個虛擬機都安裝在一臺物理計算機上，但之間互不影響，如同是多臺真正的物理計算機一樣。例如在1 臺物理計算機上安裝了3 個虛擬機，其中1 個虛擬機系統崩潰，則其他2 個虛擬機并不受影響，可以繼續使用。對于應用程序來說，由于存在隔離功能，使得虛擬環境的安全性、便捷性得到大大提高。

1.3 虛擬機的封裝特性

虛擬機如同一個軟件容器，它將相關的計算環境封裝在一個軟件包里面。這個軟件包的內容包括虛擬硬件資源、驅動程序、操作系統和應用程序等。封裝的好處是使得虛擬機方便移動、更易于管理。在一臺物理計算機的內部，可以像移動、復制普通文件一樣，將虛擬機從一個目錄下面移動和復制到另一個目錄下面。對于外部設備，可以將虛擬機保存在標準的數據存儲設備上，例如U 盤和移動硬盤等。

1.4 虛擬機獨立于物理計算機的硬件

虛擬機上的硬件配置和安裝的物理計算機完全無關，可以配置各種獨立的組件（如CPU、網卡和SCSI 控制器等），無需考慮底層物理計算機上的硬件配置情況。此外，虛擬機上可以安裝各種操作系統。虛擬機還有隔離、封裝和兼容等特點。上述虛擬機的特點和優勢為自動觀測系統模擬平臺的搭建提供了一種新的手段，帶來很大便利。

2 使用虛擬機技術搭建自動觀測系統測試平臺

首都機場自動觀測系統由外場傳感器和室內的計算機網絡組成。整個系統工作原理為外場傳感器將測到的氣象數據發送給數據處理服務器（CDUA，CDUB）。該服務器對原始氣象數據進行加工和計算，得到相應的產品后，將產品發送給觀測、預報、顯示、維護等各個終端用戶使用。在業務使用中，需要搭建一個自動觀測系統的模擬平臺來進行測試、教學等工作。過去常用做法是只在電腦上安裝一個服務器的軟件來模擬服務器。這種做法可以測試服務器的功能，但是如果想測試一些網絡功能，例如兩臺服務器如何切換，報文如何發送，則需要多臺計算機搭建一個真實的網絡環境。這對硬件的要求較高，在實際工作中往往很難實現。虛擬技術的應用很好地解決了這個問題，可以在一臺計算機中模擬整個自觀系統網絡。

2.1 自觀網絡的虛擬測試平臺設計方案

創建兩個虛擬機用來模擬CDUA、CDUB。再創建一臺虛擬機運行外場氣象傳感器數據模擬軟件，該軟件能夠模擬外場氣象數據，并將這些數據發送給CUDA 和CDUB，為它們提供數據來源。然后可以根據需要創建模擬機來模擬用戶終端，例如觀測或預報用戶等。這樣一個完整的自觀系統模擬網絡即搭建完成。

2.2 在虛擬機軟件選擇上需要注意的問題

在虛擬機軟件選擇上，選擇使用目前主流的軟件VMware Workstation 12 PRO 完成。該軟件功能強大，既可以虛擬各種操作系統，還可以在系統中虛擬出網卡，可以利用它創建自己的虛擬網絡。在自動觀測系統的虛擬環境設置中，將網卡設置成“自定義虛擬網絡”，就可以組建自己的模擬環境。

2.3 在網絡組建過程中需要注意的問題

在整個網絡組建過程中，CDUA 和CDUB 兩個數據處理服務器的安裝是最重要的部分，可以依據下面步驟進行安裝。

首先，按照提示信息完成虛擬機軟件VMware Workstation的安裝，然后在虛擬平臺上創建兩個虛擬機，在虛擬機安裝Sever 2003 操作系統，然后安裝MIDAS IV 應用軟件，將這兩臺虛擬機作為CDUA 和CDUB。

安裝完應用軟件后，需要對MIDAS IV 軟件進行一些設置。運行roadiag.exe 程序，然后點擊“文件”菜單，點擊“NEW”建立一個新的文件。分別定義好CDUA 和CDUB 的IP 地址和端口，以及系統名稱，這是系統的幾個主要參數。服務器IP 值定義為192.168.1.10 和192.168.1.11 兩個值，端口值均定義為1399，然后再定義名稱。填寫好后保存文件。使用字處理軟件看文檔，可以看到文件中包括以下幾個參數。文件內容如下。

［System］

System=cy1

AddressA=192.168.1.10：1399

AddressB=192.168.1.11：1399

［Vaisala Remote Object Server］

［Vaisala Remote Object Persistent］

文件保存好之后，點擊“system”子菜單，然后點擊“services”

此時彈出“service”窗口。若安裝CDUA，則在CDU Identifier中選擇A，然后點擊OK。安裝CDUB 時則選擇B。這個步驟的作用是告訴網絡或整個系統，這臺電腦（虛擬）是CDUA 還是CDUB。下一個步驟是點擊“install”按鍵，這個按鈕的功能是將相關信息寫入注冊表，uninstall 則是相反的，將相關信息移除本機的注冊表。

執行完這些步驟之后，CDUA 和CDUB 的心跳信號指示燈應變成綠色并每隔1 s 閃爍1 次。這表示CDUA 和CDUB 開始正常工作了。

3 結束語

虛擬機技術在首都機場氣象自動觀測系統的設備測試、人員培訓中得到了很好應用，這種技術使得工作效率得到提升，測試成本大大減少，為工作帶來很大便利。其他機場的相關專業技術人員可以根據自身工作和需要，更好利用虛擬機技術。