基于云平臺的民航業信息系統運維自動化研究

摘要：民航業信息系統在現代社會中扮演著至關重要的角色，支持機場運營、飛行安全、航班管理等核心功能。然而，這些系統的運維和管理常常面臨挑戰，包括復雜的配置、監控和故障排除，為應對這些挑戰，民航業開始探索基于云平臺的自動化解決方案。本文以云平臺為核心，針對民航業信息系統運維自動化方式展開研究，以期在進一步提高民航信息系統運維效率的同時，減少故障和人為錯誤的發生。

關鍵詞：云平臺；民航業；信息系統；運維自動化

引言

民航信息系統的運維和管理一直是一個具有挑戰性的任務，這些系統通常包括大量的硬件、軟件和網絡組件，需要定期維護、監控和故障排除，以確保其高可用性和穩定性。傳統的手動運維方法在應對復雜性和規模上面臨很大的困難，容易出現人為錯誤和延誤，需要尋求更智能、更自動化的解決方案。因此，基于云平臺的民航信息系統運維自動化成了一個備受關注的研究領域，平臺具體架構如圖1所示。通過利用云計算技術和自動化工具，民航業可以實現更高效的系統運維，降低成本，提高飛行安全和服務質量。本文旨在探索如何充分發揮云平臺的優勢，為民航信息系統的運維提供更智能、更自動化的解決方案，滿足日益增長的航空運輸需求。

1. 民航業信息系統運維存在的問題

1.1 運維管理復雜性較高

民航信息系統通常包括多個子系統，如機場管理系統、航空公司系統、航班調度系統等，這些系統之間存在復雜的相互依賴關系，涉及不同的硬件和軟件組件，管理和維護這些系統需要全面了解其架構和功能。民航信息系統涉及大量數據，包括乘客信息、航班計劃、機組信息等，這些數據需要進行有效的管理和備份，確保其完整性和可用性。不同的子系統和應用程序需要共享數據，因此，數據一致性至關重要，運維團隊必須確保數據在各個系統之間的同步性和一致性，這離不開復雜的數據管理和同步機制。

1.2 運維管理安全風險較多

民航信息系統通常需要連接到互聯網，以便與不同的航空公司、機場和相關合作伙伴進行數據交換，使得系統容易受到網絡攻擊，如DDOS攻擊、惡意軟件傳播和數據泄露等。運維團隊必須采取有效的網絡安全措施，包括防火墻、入侵檢測系統和加密技術，保護信息系統的安全。民航信息系統涉及大量敏感數據，如乘客的個人信息、信用卡數據和飛行計劃，保護這些數據的隱私和確保合規性成為關鍵問題，運維團隊必須遵守數據隱私法規。民航信息系統通常依賴于多個供應商提供硬件和軟件組件，增加了供應鏈風險，供應商可能面臨安全漏洞或數據泄露的風險。

1.3 運維管理性能和可用性較低

許多民航信息系統缺乏足夠的實時監控和性能分析工具，在追蹤系統的運行狀況時，無法及時發現和解決性能問題與故障，缺乏全面的監控系統，會使問題擴大，影響系統的可用性和性能。系統無法合理負載均衡機制，導致某些部分過度負載，而其他部分處于空閑狀態，系統缺乏彈性和冗余性，也會使其容易受到單點故障的影響。由于民航信息系統的運維團隊缺乏足夠的經驗維護和更新系統，系統無法得到及時優化，容易影響系統的可用性和性能。

2. 基于云平臺的民航業信息系統運維自動化方式

2.1 自動化監控與警報

運維團隊應在云平臺上部署專業的監控工具，如Zabbix、Nagios、Prometheus等，監測各種系統資源和性能參數，這些工具能夠定期輪詢服務器、數據庫、網絡設備等，獲取關鍵性能數據，包括CPU利用率、內存使用率、磁盤空間、網絡流量等。通過這些數據，可以幫助管理員和運維團隊更好地了解系統的運行狀況，及時發現和解決潛在的問題，提高系統的穩定性和可靠性。一旦警報觸發，自動化通知系統會發送通知給相關責任人員，如運維工程師或系統管理員，通知可以通過電子郵件、短信、即時消息等方式發送。運維團隊接收到通知后，立即采取相應的措施，如遠程登錄服務器、擴展資源、重啟服務等，解決問題。監控工具可以自動記錄監測數據，并將其存儲在數據庫中，這些歷史數據對于分析系統性能趨勢和問題根本原因非常有用，自動化分析工具可以定期掃描歷史數據，檢測異常和趨勢，進一步幫助運維團隊預測問題并采取預防措施[1]。

2.2 自動化配置管理

通過采用IAC工具，如Terraform、AWS Cloud Formation等，運維團隊可以將基礎設施的配置信息編寫成代碼，然后通過自動化工作流程部署和管理云資源，確保系統環境的一致性和可重復性，減少手動配置和設置的錯誤，提高系統的穩定性，基礎設施工具在云資源部署和管理方面的優勢如表1所示[2]。

運維團隊應配置管理工具，如Ansible、Chef、Puppet等。允許運維團隊定義和管理應用程序和服務器的配置，通過編寫自動化腳本和規則，自動配置服務器、應用程序和服務，確保它們符合標準和規范，減少配置錯誤，提高系統的可維護性。通過容器編排平臺，如Kubernetes、Docker Swarm等，自動管理和部署容器化應用程序，將應用程序打包成容器，然后使用容器編排工具來自動化部署、伸縮和管理容器實例，實現應用程序的高可用和彈性[3]。

2.3 自動化故障排除

運維團隊應在云平臺上集成專業的日志和事件監控工具，如ELK Stack（Elasticsearch、Logstash、Kibana）或Splunk，實時監測系統中的日志和事件，這些工具可以自動分析和報告異常情況，如錯誤信息、警告或系統事件，幫助運維團隊快速定位問題，日志和事件監控工具在云平臺上的優勢如表2所示。

運維團隊應運用自動化診斷工具，如Sensu、Nagios等，定期掃描系統的健康狀態，識別異常情況，并自動觸發故障排除工作流程，幫助運維團隊快速定位問題的根本原因，減少排查故障的時間，建立自動化問題解決工作流程，并根據問題的類型和嚴重程度，制定相應的自動化故障排除方案，包括自動重啟服務、恢復備份、調整資源配置等，根據事先定義的規則來執行。

2.4 自動化擴展與負載均衡

運維團隊應利用云平臺的彈性自動擴展功能，根據系統的負載情況，自動增加或減少計算資源，通過監測CPU利用率、內存使用率、網絡流量等指標來觸發自動擴展。當系統負載升高時，自動擴展可以自動啟動新的虛擬機實例，處理更多的請求；當系統負載減輕時，自動收縮，停止不必要的實例，降低成本。運維團隊還應配置負載均衡設備或服務，將流量均勻分發給多個服務器實例，確保系統的穩定性和可用性，負載均衡可以通過四層或七層負載均衡器來實現，如使用Nginx、HAP roxy、AWS ELB（Elastic Load Balancer）等，這些負載均衡器可以自動檢測服務器的健康狀態，將請求路由到健康的服務器上，分擔負載和避免單點故障，負載均衡設備或服務在提高系統穩定性與可用性方面的優勢如表3所示。

運維團隊應使用容器化技術，如Docker，將應用程序和其依賴項打包為容器鏡像，然后在云平臺上部署和管理這些容器，從而實現快速部署、自動擴展和負載均衡，提高系統的彈性和穩定性。

2.5 自動化備份和恢復

運維團隊應設置自動備份策略，定期備份整個信息系統的關鍵數據和配置文件，包括數據庫、應用程序代碼、配置文件等，備份頻率可以根據實際需求進行調整，通常可以選擇每日、每周或每月備份，這些備份數據存儲在云存儲服務中，如AWS S3、Azure Blob Storage等，確保數據的安全性和可靠性，定期自動備份策略配置文件的備份情況。另外，運維團隊應采用增量備份技術，只備份發生更改的數據，減少備份的時間和存儲空間，實施版本控制，恢復到不同時間點的系統狀態，應對不同情況下的數據損壞或誤操作，配置自動化監控系統，實時監測備份過程的狀態和結果，如果備份過程出現錯誤或失敗，監控系統可以自動觸發警報，通知管理員采取相應的措施，及時發現并處理問題，確保備份的完整性和可用性。

結語

基于云平臺的民航信息系統運維自動化是一個具有巨大潛力的領域，可以提高系統的可靠性和效率，減少運維過程中的人為失誤和風險。通過選擇適當的自動化工具和監控系統，民航業可以更好地應對復雜的運維挑戰，提供更可靠的服務。未來，希望更多的民航信息系統采用這些先進技術，不斷提高航空運輸的安全性和效率。

參考文獻：

[1]王添男，李新慶，徐曉慶，等.基于氣象大數據云平臺的自動化告警應用研究[J].寧夏工程技術，2021，20（4）：352-356.

[2]王瑩，王順新，談龍兵.基于流量分析及自動化測試融合的云平臺保障研究與實現[J].中國新通信，2023，25（8）：15-17.

[3]秦浩，張麗，張允耀.基于信息系統運維的管理自動化措施探究[J].無線互聯科技，2023，20（8）：35-37.

作者簡介：鄒佶汛，本科，研究方向：民航信息系統運維及建設。