淺談虛擬化技術(shù)在空管氣象業(yè)務(wù)的應(yīng)用

胡美

摘? 要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，虛擬化技術(shù)的不斷成熟，目前虛擬化已逐漸應(yīng)用在各行各業(yè)中，同時(shí)隨著民用航空業(yè)的突飛猛進(jìn)，空管氣象業(yè)務(wù)的持續(xù)增加，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)、不同的系統(tǒng)、不同平臺(tái)、不同硬件、不同配置對(duì)空管氣象人員提出更高的要求。借助虛擬化技術(shù)可在業(yè)務(wù)系統(tǒng)保障、人員培訓(xùn)、運(yùn)營(yíng)成本等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提供空管氣象的服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)空管氣象業(yè)務(wù)的保障能力。該文闡述了虛擬化技術(shù)的特點(diǎn)，并詳細(xì)說(shuō)明了虛擬化技術(shù)在空管氣象的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：空管氣象? 虛擬化? 民航空管

中圖分類號(hào)：TP393.0;V355.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0026-02

中國(guó)民用航空局空中交通管理局（民航空管）是對(duì)飛機(jī)在空中飛行的情況進(jìn)行監(jiān)視及指揮與調(diào)度，防止飛機(jī)在空中相撞，防止飛機(jī)同障礙物相撞，保證空中交通無(wú)阻和有序飛行，保證其飛行安全和飛行效率。而天氣作為影響飛行的主要因素發(fā)揮著重要的作用。而隨著民用航空業(yè)的不斷發(fā)展，航空氣象業(yè)務(wù)的不斷增多迫切需要空管氣象從業(yè)人員的業(yè)務(wù)水平，保障能力的提升。

目前，空管氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)包含十多套系統(tǒng)，涉及跑道、航路、航空公司等多個(gè)節(jié)點(diǎn)，繁多的業(yè)務(wù)對(duì)員工的培訓(xùn)學(xué)習(xí)造成一定的壓力，同時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行實(shí)際操作，缺乏供業(yè)務(wù)人員實(shí)操練習(xí)的平臺(tái);另外，部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于較舊的系統(tǒng)運(yùn)行，而隨著設(shè)備的老化新的硬件已經(jīng)不支持過(guò)舊系統(tǒng)的安裝運(yùn)行;再次隨著民航空管信息化建設(shè)的快速發(fā)展，氣象信息化設(shè)備與業(yè)務(wù)系統(tǒng)不斷增多，然而事實(shí)上僅有30%的IT資源被利用。目前如何實(shí)現(xiàn)對(duì)民航氣象設(shè)備資源的高效利用、降低設(shè)備運(yùn)維成本、提高保障能力、提升氣象人員實(shí)操技能正成為需要空管氣象技術(shù)人員考慮的問(wèn)題。而虛擬化針對(duì)上述問(wèn)題提供的一種新的解決方法和技術(shù)。

1? 虛擬化技術(shù)

1.1 虛擬化技術(shù)介紹

虛擬化技術(shù)主要把計(jì)算機(jī)底層物理硬件資源（磁盤(pán)、CPU、內(nèi)存、電源等）、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序等資源進(jìn)行抽象與集中管理，虛擬化技術(shù)作為連接上下層的中間件，通過(guò)上下層耦合提高架構(gòu)靈活性，起到了平衡利用硬件資源的目的。總之，虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備資源、存儲(chǔ)資源抽象管理與軟件程序多任務(wù)共享操作管理。

1.2 虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高系統(tǒng)服務(wù)可靠性、穩(wěn)定性。虛擬化技術(shù)可以方便地備份虛擬機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)行虛擬機(jī)之間、虛擬機(jī)與物理機(jī)之間動(dòng)態(tài)遷移，作為業(yè)務(wù)在線熱備份，且此過(guò)程無(wú)需停關(guān)機(jī)，保障系統(tǒng)服務(wù)不中斷運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)服務(wù)可靠性、穩(wěn)定性。

（2）減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間。通過(guò)虛擬化技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)備份，系統(tǒng)恢復(fù)只需拷貝虛擬機(jī)、啟動(dòng)虛擬機(jī)、開(kāi)啟相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用、配置參數(shù)，大大縮短了恢復(fù)時(shí)間，從而減小空管氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級(jí)、維護(hù)對(duì)業(yè)務(wù)造成影響。

（3）減少運(yùn)維壓力。服務(wù)器虛擬化降低了空管氣象IT基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維成本，使運(yùn)維人員擺脫了繁重的物理服務(wù)器、操作系統(tǒng)、中間件及兼容性的管理工作，減少人工干預(yù)頻率，使管理更加強(qiáng)大、便捷，從而減少運(yùn)維壓力，提供運(yùn)維保障能力。

（4）節(jié)能減排。通過(guò)對(duì)服務(wù)器虛擬化的整合，提高了CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備資源的利用率;同時(shí)通過(guò)減少運(yùn)行的物理服務(wù)器數(shù)量，降低了空間、散熱以及電力消耗;再次采用虛擬化技術(shù)可對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行集群化，提高整體新能，達(dá)到廢物再利用。因此虛擬化技術(shù)可提升設(shè)備資源利用率，降低能源消耗，廢舊設(shè)備再利用，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

（5）提高應(yīng)用兼容性、靈活性。針對(duì)不對(duì)的氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)，虛擬化支持不同操作系統(tǒng)的整合及系統(tǒng)應(yīng)用的持續(xù)運(yùn)行，并提供的封裝性和隔離性使不同應(yīng)用獨(dú)立運(yùn)行于各種環(huán)境中，運(yùn)維人員無(wú)需頻繁根據(jù)底層環(huán)境調(diào)整應(yīng)用。同時(shí)運(yùn)維人員可針對(duì)各業(yè)務(wù)靈活根據(jù)虛擬機(jī)內(nèi)部資源使用情況靈活分配調(diào)整給虛擬機(jī)的資源。

2? 空管氣象

2.1 空管氣象業(yè)務(wù)介紹

空管氣象主要是為航空飛行提供起飛機(jī)場(chǎng)、降落機(jī)場(chǎng)、備降機(jī)場(chǎng)、航線、航路的風(fēng)向風(fēng)速、溫濕度、能見(jiàn)度、云高、氣壓等氣象要素、機(jī)場(chǎng)警報(bào)、區(qū)域預(yù)警、重要天氣預(yù)告圖、高空風(fēng)溫預(yù)告圖等各類氣象資料以及航空氣象咨詢服務(wù)。空管氣象系統(tǒng)主要包括氣象預(yù)報(bào)、氣象觀測(cè)、設(shè)備運(yùn)維三大主要業(yè)務(wù)，包括預(yù)報(bào)發(fā)報(bào)系統(tǒng)、觀測(cè)發(fā)報(bào)系統(tǒng)、自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、氣象雷達(dá)系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星系統(tǒng)（風(fēng)云衛(wèi)星和葵花衛(wèi)星）、航空氣象服務(wù)系統(tǒng)、預(yù)報(bào)填圖系統(tǒng)、重要天氣預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2.2 空管氣象業(yè)務(wù)特點(diǎn)

根據(jù)航空飛行安全的需要以及相關(guān)法律法規(guī)要求航空氣象數(shù)據(jù)24h不間斷服務(wù)，空管氣象業(yè)務(wù)具有準(zhǔn)確性、及時(shí)性、穩(wěn)定性。

（1）準(zhǔn)確性。天氣，特別是雷雨、大風(fēng)、低云、低能見(jiàn)度等惡劣天氣對(duì)航空飛行安全有重大影響，因此要求氣象數(shù)據(jù)服務(wù)準(zhǔn)確可靠。

（2）及時(shí)性。氣象數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，在每個(gè)航班的飛行計(jì)劃執(zhí)行前，空管氣象部分需及時(shí)發(fā)送航空氣象飛行文件（當(dāng)前天氣及預(yù)報(bào)天氣）至航班飛行機(jī)組。例如，《民用航空飛行氣象情報(bào)發(fā)布與交換辦法》中規(guī)定機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)（站）應(yīng)當(dāng)于整點(diǎn)或者半點(diǎn)采集數(shù)據(jù)后立即（3min內(nèi)）發(fā)布例行機(jī)場(chǎng)天氣報(bào)告，因此空管氣象業(yè)務(wù)具有及時(shí)性。

（3）穩(wěn)定性。由于空管氣象資料參與全國(guó)，甚至全球交換;而且大型或國(guó)際機(jī)場(chǎng)24h運(yùn)行，這就要求空管氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性。

3? 虛擬化技術(shù)在空管氣象業(yè)務(wù)的應(yīng)用

根據(jù)上述分析中虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，虛擬化可在空管氣象服務(wù)系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。

3.1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)的熱備份

目前民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為空管氣象的核心業(yè)務(wù)，其安裝配置較為復(fù)雜，通過(guò)Vmware vSphere虛擬化技術(shù)可對(duì)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)及通信分系統(tǒng)物理機(jī)整體遷移，作為系統(tǒng)的備份。而氣象預(yù)報(bào)發(fā)報(bào)系統(tǒng)及氣象觀測(cè)編發(fā)報(bào)系統(tǒng)由于當(dāng)時(shí)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，只能運(yùn)行在Window XP或Window 2003中，隨著在用設(shè)備的老化，主流服務(wù)器設(shè)備已不支持舊操作系統(tǒng)安裝支持，在新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)未正式更新使用前，采用虛擬化技術(shù)可完成對(duì)氣象預(yù)報(bào)發(fā)報(bào)系統(tǒng)及氣象觀測(cè)編發(fā)報(bào)系統(tǒng)的備份。

3.2 建立實(shí)操培訓(xùn)平臺(tái)

氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的繁多對(duì)員工的培訓(xùn)學(xué)習(xí)造成一定的壓力，同時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行實(shí)際操作，使培訓(xùn)工作更加困難，而提升員工的業(yè)務(wù)水平需要實(shí)操平臺(tái)，虛擬化技術(shù)可將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)完整地復(fù)制，模擬真實(shí)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，供員工學(xué)習(xí)研究，提高業(yè)務(wù)人員實(shí)操技能和業(yè)務(wù)水平。

3.3 高性能大數(shù)據(jù)計(jì)算

重要天氣預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)由于存在大量數(shù)據(jù)計(jì)算，時(shí)效性要求較高，而單臺(tái)服務(wù)部硬件性能無(wú)法滿足其系統(tǒng)處理的生產(chǎn)需求。深圳空管站氣象臺(tái)在HP的刀片服務(wù)器平臺(tái)和存儲(chǔ)系統(tǒng)上，通過(guò)Vmware虛擬化技術(shù)對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行集群化，根據(jù)重要天氣預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)的需求構(gòu)建一主一備2臺(tái)虛擬機(jī)并動(dòng)態(tài)分配資源。通過(guò)虛擬化技術(shù)不但完成了其系統(tǒng)的高性能計(jì)算，一主一備也提升了系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。

4? 結(jié)語(yǔ)

隨著民用航空業(yè)的快速發(fā)展，空管氣象新技術(shù)、新系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，對(duì)空管氣象人員提出更高的要求。結(jié)合空管氣象業(yè)務(wù)特點(diǎn)，合理采用虛擬化技術(shù)，可在節(jié)能減排、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、技能提高、運(yùn)維能力、系統(tǒng)性能、業(yè)務(wù)穩(wěn)定等方面有效提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 溫建偉.虛擬化技術(shù)在氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（15）：23.

[2] 高原.桌面虛擬化技術(shù)在空管信息化中的應(yīng)用[J].科學(xué)與信息化，2018（5）：60.

[3] 金秋歡.淺談虛擬化技術(shù)在空管工作中的應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2017（14）：190.

[4] 曹閃.虛擬化在民航氣象領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析[J].軟件，2015（8）：74-78.

[5] 劉嘉.基于虛擬化進(jìn)行系統(tǒng)及業(yè)務(wù)快速恢復(fù)[J].軟件，2013.（1）：146-148.