虛擬帶庫在空中交通管理自動化系統中的應用

馬義

【摘 要】記錄儀是空管自動化系統的重要組成部分，也是作為事件調查的重要依據，要求錄儀記錄時間要滿足要求，這同時要要求記錄儀存儲空間要足夠大。當前多數自動化系統都存在記錄儀空間小的問題，如果靠硬件來解決，成本非常昂貴。筆者結合虛擬帶庫的特點，對這個問題提出了運用虛擬帶庫解決的觀點。

【關鍵詞】“虛擬帶庫”；“自動化”；“記錄儀”

0.引言

空中交通管理（以下簡稱空管）是民用航空運輸業運行和安全的核心、空管對于保障飛行安全、提高飛機準點以及促進航空運輸進一步發展起決定性的至關重要的作用?？展茏詣踊到y是空管系統的核心組成部分。其主要功能是對多雷達信號進行融合處理，并將雷達信號與飛行計劃相關聯，使管制員直觀地實時地了解航空器的速度、高度、方位以及未來的飛行趨勢。自動化系統記錄儀則是自動化系統中重要組成部分，其主要功能為24小時不間斷實時記錄大量的雷達數據和語音信息。并根據需求隨時進行數據、語音等業務的回放，作為事件調查的依據之一，同時也可以為模擬培訓和案例講解提供真實的數據。當前各類自動化記錄儀均遇到主機容量小、備份手段單一、磁盤陣列系統昂貴等問題，本文中，筆者對虛擬帶庫在自動化系統中的應用提出見解。

1 .虛擬磁帶庫介紹

虛擬磁帶庫VTL（Virtual Tape Library）通常為一種專用的計算工具，它可以仿真物理磁帶庫的驅動器和）在磁盤上存儲備份映像。虛擬磁帶庫由三部分組件構成： 計算機硬件，通常為Intel處理器（基于Linux操作系統且由該系統供電），或者相近的變體； 應用軟件（用于仿真磁帶庫和磁帶驅動器）； 和一組基于RAID技術的磁盤驅動器（在硬盤失效時它們可避免丟失任何數據）。

虛擬磁帶庫不僅具有緩存的功能，并且與備份管理軟件的兼容性也較好，還具有不改變備份流程、提高設備性能、可擴展性高和利用率高等特點。磁盤通過軟件仿真成物理磁帶庫，雖然其內部構造、外觀、速度和物理磁帶庫截然不同，但對于備份軟件和主機系統而言，VTL具有磁帶識別的特征，可被認作物理磁帶庫設備。這使得設備在可用性及備份的可靠性等方面都得到大幅提升，并無縫、平滑地集成到原有系統環境中，配合傳統的備份軟件和物理磁帶庫，提高設備使用率和備份性能。

2 .空管自動化系統記錄儀現狀

2.1 空管自動化記錄儀情況介紹

某空管自動化記錄儀使用的主機是DRU工控機的，有AB兩臺主機互為主備，主要功能是記錄的空管自動化屏幕信息，類似考屏文件，記錄下來的文件會在記錄機的磁盤存放 30小時，30小時后的文件被歸檔存放到主機連接的 DDS-3 磁帶機上。如果數據需要回放，30小時內的直接會在磁盤上找到。30小時外的，用回放機讀取磁帶。B是記錄備份機，內容和A完全一樣，平時只記錄數據，A機宕后，B機頂替。所備份的文件以日期為單位存放在磁帶上，所有過程由自動化軟件完成。

2.2 現狀分析

由于自動化系統存儲節點的備份設備為物理磁帶機，我們從三個方面來說明傳統磁帶機存在的弊端。（1）數據可靠性，由于磁帶的損壞會導致數據丟失的幾率偏高，并且由于物理磁帶機是機械結構，使用一段時間后，會發生機械故障，卡帶等問題；（2）數據可恢復性，磁帶存儲由于磁帶磁粉脫落、粘連、消磁、磁頭粘污等原因會在需要恢復數據時無法獲得數據，因此磁帶的可恢復性不會是100%。備份恢復能力不佳，恢復往往涉及多帶查找，抓帶、使應用端被迫因此延長待機時間；（3）容量限制性，現階段所使用的磁帶容量僅為12/24GB，需手動定期重復更換磁帶，存在一定的風險。

3. 虛擬帶庫在空管自動化系統中的應用

3.1 系統組成

存儲系統由三臺服務器、一臺SureSave VTL虛擬帶庫、一個光纖交換機、一個以太網絡交換機以及相應的光纖、UTP網線連接而成。購置一套SureSave VTL，通過相應的軟件將其配置；同時，在用作數據備份/恢復的三臺Alpha 主機上添加光纖存儲卡（FC HBA），通過光纖交換機將虛擬磁帶庫（VTL）和三臺Alpha主機用光纖將它們連接在一起，組成虛擬存儲系統。

根據系統日常需要，實現將指定兩臺Alpha主機的每日數據備份到虛擬磁帶庫（VTL）所設置的不同虛擬磁帶上。同時，還可以實現在另一臺Alpha主機上，將所備份在虛擬磁帶庫上的某日數據恢復出來；另外，還可以視情況需要，將虛擬磁帶庫上某些指定日期的數據備份到指定的磁帶機上，實現數據的永久離線備份并保存。為實現主機到虛擬磁帶庫（VTL）的直接備份，我們首先需要配置標準共享磁盤陣列的所有步驟。同時，還需要配置虛擬磁帶庫（VTL），告訴VTL應該模擬多少個虛擬磁帶驅動器、多少虛擬盒式磁帶，讓VTL軟件能自動實現配置，為虛擬磁帶合理分配磁盤數。

3.2 功能實現

VTL虛擬帶庫虛擬出三臺磁帶機A、B和C，分別指定給1#、2#和3#服務器使用。其中，A、B兩臺磁帶機各自分配了31盤虛擬磁帶（因為每個月最多不超過31天），每盤虛擬磁帶的容量目前配置為12G，與原記錄儀所使用的DDS-3磁帶機的容量相同。

1#和2#服務器專門用來備份相關指揮席位的應用數據，3#服務器則用來回放1#和2#服務器所備份的數據，它所掛載的磁帶機C沒有分配專門的磁帶，而是根據客戶的需要，用命令的方式選擇1#或2#服務器所備份的某天的磁帶，將其放入磁帶機C，讀取相應的數據。

光纖存儲網絡主要用于服務器和VTL帶庫之間的應用數據交換。1#和2#記錄服務器向VTL虛擬帶庫發送需要備份數據，3#回放服務器則從VTL虛擬帶庫中讀取所選取備份帶的備份數據。

由于取消了原設計的用于1#、2#和3#服務器向VTL虛擬帶庫發送VTL控制命令的以太網絡，需要人工執行更換、選擇虛擬磁帶的工作。為實現手工更換虛擬磁帶，需要將一臺Windows主機，通過以太網線直接與VTL虛擬帶庫的管理以太網口直連，來實時監控和管理VTL虛擬帶庫的工作狀態。

4.結束語

通過虛擬帶庫系統的建立，發揮其的特點，可以解決目前自動化系統記錄儀中存儲的問題。且虛擬帶庫系統還具有遠程復制提供數據容災保護，結合重復數據刪除，大幅降低數據傳輸帶寬需求、高可靠性降低數據風險、總體擁有成本降低等優勢。