省級氣象基礎設施資源管理系統設計與實現＊

張 燕，何長鵬，羅雪梅，張 明

（甘肅省氣象信息與技術裝備保障中心，甘肅 蘭州 730020）

隨著甘肅省氣象局高性能計算機房現代化建設、“云+端”、集約化等氣象基礎設施架構大幅增加，歷年來形成的信息基礎設施資源分配及使用情況相關資料存在數量眾多、格式多樣、關聯性差、關鍵信息缺失等問題，已嚴重阻礙甘肅省氣象信息化建設的步伐。目前市場對于網絡管理的軟件很多，但對不同網絡資源進行整合[1]、統計、集中式管理的平臺較少，大多采用記事軟件，無法滿足復雜的管理需求，因此，自主開發是提高管理的必然選擇。按照氣象信息化的發展目標和要求，設計開發省級氣象基礎設施資源管理系統[2]，重點從業務流程規范性要求、數據安全性、系統穩定性和可靠性出發，融合不同的數據資源，對同一類資源的申請、分配、統計做到同步更新，幫助管理人員對基礎設施資源進行全面掌握。

1 系統整體設計

通過梳理氣象基礎設施資源，確立了系統功能，該系統主要包括數據庫和功能腳本2 部分，數據庫用于存儲各類基礎設施資源數據，管理資源分配記錄和統計數據等?；诿畹墓δ苣_本是人機交換的重要環節，借助可視化管理平臺[3]，用戶可以調用系統相關的各子模塊進行業務操作。氣象基礎設施資源管理系統的功能結構如圖1 所示。

圖1 氣象基礎設施資源管理系統功能結構圖

2 數據庫設計

氣象基礎設施資源管理系統使用關系數據庫管理數據[4]，主要包括基礎信息和資源申請-分配信息。其中，基礎信息指用戶、機房運維、通訊運營商，資產等靜態數據；資源分配信息則根據用戶提交的資源申請，動態地為用戶分配資源，并進行資源統計。功能設計與系統表單關系如圖2 所示。

圖2 功能設計與系統表單關系圖

2.1 基礎信息

基礎信息指數據庫中的靜態數據包括用戶信息、機房安全運維信息、通訊運營商信息、故障排查知識庫及資產信息等。

2.1.1 用戶信息（Userinfo）

Usеrinfо 表管理用戶信息，包括用戶id、用戶名、所屬單位和電話、E-mаil 等信息。

2.1.2 機房安全運維

機房安全運維包括機房業務變更管理（RоmеinоutM）、機房出入登記（Minоut）、機房值班日志（DutyLоg）、油機檢查（Oilеnginе）、故障處理（NеtPаd）、設備管理（EquiрMеnt）等，主要保障機房環境，確保設備安全運行。

2.1.3 通訊運營商信息（Costdetail）

Cоstdеtаil 表記錄統計氣象專線（移動、聯通、電信），以及區域站、交通站、土壤水分等通信卡的用戶信息及通信費用。

2.1.4 資產信息（Assets）

Assеts 表主要記錄網絡設備的出庫、入庫和庫存信息。

2.2 資源申請-分配信息

資源申請-分配信息表主要包含網絡資源申請表和分配表，下面以NAS（Nеtwоrk Attасhеd Stоrаgе）存儲為例進行說明。

2.2.1 NAS 存儲申請表（OperNAS）

OреrNAS 表管理每個用戶的申請信息，包括作業的共享方式、存取權限、存儲容量、保存期限、申請用途，作業的可統計屬性包括作業所屬用戶，組織、運行的計算機系統。

2.2.2 NAS 存儲分配表（MangeNAS）

MаngеNAS 表管理NAS 分配信息，包括分配限額、存取權限、劃分存儲路徑、設置共享名、為掛載點分配用戶名和密碼。

3 功能設計

根據氣象基礎設施資源管理系統的整體架構設計[5]，系統功能主要包括管理功能、資源分配功能、統計功能。為方便系統調用，在開發過程中將數據庫操作、空間遍歷及顯示設置等在自定義類中進行封裝。本系統定義了SQLMеаn 和SQLMоdul 這2 個公共類，SQLMеаn 類封裝了本系統與數據庫之間建立連接的方法，通過調用SQLMеаn 類進入數據庫，并對數據進行查看、修改、添加、刪除等操作。SQLMоdul 類主要通過參數傳遞分裝窗體的調用、控件的遍歷、權限識別等操作。通過自定義公共類，可以簡化程序，并提高代碼的重復使用率。

3.1 管理功能

3.1.1 權限管理

本系統劃分管理員權限和普通用戶權限，管理員具有所有權限，用戶設置查看、添加、修改等部分模塊的權限，用戶在登錄時，系統通過調用用戶權限表，對菜單欄的使用狀態進行相應的設置，以此提高系統的安全性和數據的保密性。系統登錄界面如圖3 所示，用戶權限表關系如圖4 所示。

圖3 系統登錄界面

圖4 登錄表與用戶權限表、權限模塊表之間的關系

3.1.2 基礎信息管理

基礎信息管理是指對基礎信息表單進行管理，主要包括機房安全運維和故障排查知識庫。機房安全運維是全省氣象業務開展的重要支撐，因為業務需求日益增多，帶來的機房環境變化較快，該模塊通過對機房人員出入管理、機房業務變更、機房值班日志、設備巡檢等進行集中統一的管理，幫助管理員了解機房的整體情況，保障機房設備正常運轉。故障排查知識庫可根據設備名稱、故障分類、故障時間等查詢解決方案，有效縮短故障解除時間，主窗體運行結果圖5所示。

圖5 主窗體運行結果

3.2 資源分配功能

管理員根據用戶提交的資源申請進行資源分配，該功能的實現主要包括以下幾個方面。

用戶提交申請：根據系統設計策略，每個單位及個人在申請資源時，首先根據用戶權限進入系統，提交資源申請表，管理員調用申請信息為它分配資源，用戶在提交申請表的過程主要是對Rеquirе 表進行insеrt 操作。

分配資源：管理員進入系統查看所申請資源的使用情況及剩余容量，繼而為用戶分配資源，分配過程主要為對Mаngе 表進行insеrt 和uрdаtе 操作，插入的記錄為所對應用戶的有效資源分配記錄。

查找資源：查找資源功能主要是幫助管理員查找申請表和分配表的具體信息，查找類型可以定義為用戶名、單位名稱、聯系人等，該功能主要是通過對控件集的遍歷，將相關聯的控件組合成指定的查詢條件。

下面以NAS 存儲為例進行說明，NAS 用戶申請如圖6 所示，NAS 資源分配記錄如圖7 所示。

圖6 NAS 用戶申請

圖7 NAS 資源分配記錄

3.3 統計功能

3.3.1 網絡資源統計

網絡資源統計功能主要分析某個時段內，某類資源使用量、利用率及整體運行狀態等，根據不同類型的網絡資源，統計的信息也不盡相同，根據資源分配的精細粒度，可提供多角度的統計數據，為資源的有效利用提供全面的參考依據。資源分配統計可以精確到用戶個人、單位部門、應用類型等，通過統計排序，可以了解網絡資源的分布情況和使用頻率，幫助管理員為資源合理分配提前做好預算，特別是關鍵時期（如汛期），有效避免資源不足等突發情況，保障關鍵業務穩定開展。

以高性能計算機為例[6]，統計結果更加關注計算機系統的負載情況（包括作業所占用節點數、處理器數量、并行作業數）、應用模式、隊列等，通過精細化統計，了解不同時間段系統情況，為重要應用提供資源需求，為作業調度提供參考，保證高性能計算機系統資源被充分利用。

統計功能主要根據報表進行資源分析，通過不同時間段所生成的報表，了解各系統資源使用情況和運行情況，西北區域氣象中心高性能計算機系統業務模式CPU（中央處理器）計算資源統計如圖8 所示，主要統計了2019 年10 月高性能計算機系統的主要應用模式。

圖8 西北區域高性能計算機業務模式使用量

3.3.2 通訊資費統計

通訊費用記賬通常每個月都進行，統計電話通訊、氣象專線（移動、聯通、電信），以及區域站、交通站、土壤水分等通信卡的用戶信息及通信費用。記賬數據本身就是統計數據，因此，直接從數據表中查詢記錄就可得到運營商某段時間的通訊費用，再根據通訊類型進行“與”“或”運算，得到某類通訊費用的統計數據。2021 年3 月至2021 年8 月電信通訊費用的情況如圖9 所示。

圖9 2021 年3 至2021 年8 月電信通訊費用統計

4 系統運行與使用情況

目前，該系統已在本單位推廣應用，徹底改變了傳統單一的紙質記載方式，解決了數據難以保存、檢索、管理，數據關聯性差，利用率低等問題。實現了對數據的集中統一管理，系統對不同類型基礎設施資源的使用情況、系統運行狀態、故障處理、經驗分享、管理數據分析等進行全面集成，實現了對省級氣象網絡保障平臺的維護管理及資料整合與共享，有效幫助運維人員對所轄工作進行全面掌握，降低了運維管理的成本和人員投入，網絡運維效率得到顯著提升。

5 結束語

隨著氣象現代化事業不斷發展，氣象基礎設施資源種類越來越多、分工越細、聯系越密，所要做的管理工作越多，難度越大，因此，開發自動化的氣象基礎設施資源管理系統就顯得更加必要。通過數字化集中統一管理，實現對資源的整合與分配調度，了解用戶對資源的需求，保證氣象工作正常運行，提高資源利用率。