虛擬化技術在氣象業務中的應用

溫建偉

摘 要 近年來，虛擬技術不斷發展，其在氣象業務中的應用也受到學者的關注。虛擬化技術可以從根本上實現信息系統建設和管理的一體化，本文重點講述了虛擬技術在氣象業務的中應用及相關關鍵技術。希望本文的寫作對同行有所幫助。

【關鍵詞】氣象業務 虛擬化 幫助 應用研究

系統擬化是一個廣義的術語，該技術用于計算機方面即允許一臺計算機上同時運行多個操作系統，擴大硬件容量，簡化軟件重新配置過程，如CPU虛擬化技術可實現單CPU模擬多CPU并行，一個平臺同時運行多個操作系統，所有應用程序都能在相互獨立空間內運行且互不影響，顯著提高計算機工作效率。虛擬化又是一個抽象層，又能將物理硬件與操作系統分開，為計算機系統提高IT資源利用率和靈活性，同時允許每個不同操作系統都有自己的一套虛擬硬件如網卡、CPU等，并在這些硬件中加載操作系統和應用程序，而且操作系統均將這些物理硬件組件視作一組一致的標準化硬件。虛擬被機封在系統文件中，可快速對文件進行保存、復制和部署，實現幾秒鐘內就將整個計算機系統由一臺物理服務器轉移至另一臺物理服務器，完成連續的工作負載整合及零停機維護。隨著氣象部門信息化建設的突破性發展，服務器數量不斷增加，現有的信息系統構架普遍存在著應用于數據混雜現象，安全性差、資源配置及利用不合理、管理水平較低等問題嚴重。因此，部署一定規模的網絡應用，加強氣象信息化虛擬化技術建設應用日漸成為趨勢，通過虛擬化技術不斷提高資源利用，并根據用戶業務需求變化快速靈活的進行資源配置。

1 應用虛擬化技術的重要意義

隨著氣象事業的發展，未來更多的氣象業務需要更多的新技術來支撐，氣象觀測業務規模的不斷擴大和業務量的增加，收集的數據量也日益增多，面臨重新購置或對實體服務器進行升級現象，而且服務器數據中心能耗大，資源分配不合理，服務器托管空間費用等無疑加劇了氣象信息系統硬件資源和運行經費成本等開銷。而且，當前氣象部門機房中堆滿了不同時期采購的不同基礎設施，缺乏系統的規劃，還停留在手工管理基礎上，管理工作量大，氣象信息中心基礎設施復雜，使得難以實現統一自動化管理，服務保障水平低，信息中心的應用還采用單獨的服務器部署，服務器數量多但每臺服務器利用率不高，一出現問題就可能導致整個應用癱瘓，且服務器單點故障多，管理員整日忙碌于安裝、維修等機械管理工作，很多時候仍無法及時處理故障，這種低服務保障水平嚴重阻礙著氣象業務等工作的正常開展。一些利用率很低的獨立服務器因無法投入其他應用造成大量資源閑置，同時，由于大量氣象業務數量的增加，又使得原本軟硬件資源就分配不合理的現有網絡資源產生了巨大壓力。引進虛擬化技術后，虛擬化技術快速驗證、部署和應用，提高了現有資源的利用率，節約了網絡端口，節省了一部分網絡中心網絡設備的投入，延長舊有操作系統和硬件的使用壽命，能在混合軟件環境中簡化物理基礎設施進而節約成本開支，同時在簡化系統管理、使動態載荷平衡、服務器中斷最小化的恢復故障、實現服務器整合等方面有了明顯突出的改善。

2 氣象信息系統中虛擬化技術的應用

2.1 系統軟件開發

氣象信息技術人員在對軟件項目開發時，至少應需要一臺或兩臺以上的服務器進行軟件開發平臺和測試環境的搭建，業務經費難以承受購買那么多昂貴服務器進行測試，虛擬化技術可以滿足項目開發需求，利用一臺物理計算機模擬出一臺或多臺虛擬計算機，這些虛擬機可安裝操作系統、應用程序和訪問網絡資源等，也就是說由一臺物理服務器上搭建多個操作系統來實現技術需求，或是搭建一個虛擬局域網來完成測試。

2.2 服務器拆分、整合、遷移

對服務器進行拆分整合遷移，是虛擬化技術有效提高資源利用率的應用。對于一臺服務性能較高但工作負荷小的服務器，可運用虛擬化技術將其拆分為邏輯上的多臺服務器供多個用戶使用，這樣就使這臺計算機的大量資源得到了充分有效利用；而且，進行拆分后多個業務系統運行于一臺物理服務器上，減少了機房占用空間，還能節約機房服務器耗電量，降低熱量釋放，減輕機房空調等運行壓力；信息中心技術管理人員管理、維護工作量下降，有充裕的時間管理有限的幾臺服務器，使服務器24h正常運轉有了可靠技術保障。利用虛擬整合技術，可將大量性能一般的計算機整合為一臺高性能計算機，滿足綜合觀測資料的快速循環同化、快速滾動短時臨近預報和精細化分區預警、高時空分辨率的要素預報以及客觀化的短期氣候預測等業務的開展，需求，解決了資金不足不能及時購置高性能服務器的難題。利用虛擬化技術，還可按照各部門所需資源，把信息中心一臺邏輯服務器上進行虛擬分區，將一部分閑置資源動態的加入另一臺邏輯服務器中，提高另一臺計算機性能，從而使資源得到更合理的分配，提高每臺服務器利用率。而且虛擬環境還能在單臺服務器上部署多個應用，每個應用都能安全隔離，實現了對多用戶環境下數據安全性的保障。

2.3 系統災難性故障恢復

虛擬機的環境和被保護服務器環境是完全一樣的，如果信息中心主服務器受故障或其他損壞影響而停止工作，就可以利用這一作用啟動和主服務器同步并做備份的虛擬主機臨時作為主服務器對外提供服務，直接發送通知或郵件到管理員移動終端；一旦主服務器恢復正常，這些臨時客串主服務器的虛擬機上的操作系統、應用程序、數據庫及其他相關數據都會自動遷移回原來的主服務器上。這一系列應對過程都是虛擬化技術災備解決方案帶來的，最大限度的減少了服務器停機時間和數據丟失量，而且整個過程用戶都不會覺察到曾出現業務中斷的現象。物理服務器被修復后，在災備系統里運行的操作也就是災備系統中虛擬機重新遷移回物理服務器的過程，只需管理人員輕松點擊幾次鼠標即可完成這些操作。

3 結束語

虛擬化技術在氣象信息系統中的應用：

（1）可優化機房網絡設備和系統性能，調整資源合理有效利用，節約機房經費和耗能；

（2）能解決多系統共存和隔離問題，保障各部門數據安全性。

面對現代氣象事業迅速發展的需求，氣象信息系統原有的建設模式已逐漸被虛擬化技術替代，這種技術優勢在使用過程中已得到了業界的廣泛認可，隨著氣象信息系統的規模發展和虛擬化技術的不斷成熟完善，會越來越多的推廣應用于氣象信息系統中。氣象信息中心管理人員要熟練掌握虛擬化技術，學會靈活運用虛擬化軟件，充分發揮其在氣象信息系統中的有效作用，提高氣象信息系統服務保障水平。

參考文獻

[1]袁志福，關曉軍，郭彩蓮.虛擬化技術在氣象信息系統中的應用[J].青海氣象，2009（04）.

[2]成凱.透視虛擬化技術[J].軟件世界，2007（11）.

作者單位

內蒙古自治區氣象信息中心 內蒙古自治區呼和浩特市 010051