私有云技术在航空航天信息化建设中的应用

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　　摘 要：随着云计算的兴起以及广泛应用，私有云作为云计算的一种重要的实现形式，凭借其独特的优势，逐渐受到了航空航天信息化建设的青睐。文章首先对私有云和航空航天信息系统建设的现状进行了介绍；然后进一步介绍了航空航天信息化建设对于高复杂度计算、协同开发、数据安全的要求；然后，又进一步阐述了私有云在构建基础设施环境、协同研发环境和高可靠的云存储服务的方案；最后，结合私有云的特点阐述私有云技术在航空航天信息系统建设中的优势。
　　关键词：私有云；航空航天；信息化
　　中图分类号：TP393.09 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0174-03
　　Abstract： With the rise and wide application of cloud computing， the Private Clouds， as an important form of cloud computing， has gradually been favored by aerospace information construction because of its unique advantages. This paper first introduces the current situation of the construction of Private Clouds and aerospace information system， and then further introduces the requirements of aerospace information construction for high complexity computing， collaborative development and data security. It further expounds the scheme of Private Clouds in building infrastructure environment， collaborative R & D environment and highly reliable cloud storage services. Finally， combined with the characteristics of Private Clouds， this paper expounds the advantages of Private Clouds technology in the construction of aerospace information system.
　　Keywords： Private Clouds； aeronautics and astronautics； informatization
　　近年来，随着云计算的高速发展，整个世界的信息科技产业迎来了第三次变革，在这场科技变革中，越来越多的企业选择利用云端的服务器集群来提供计算资源和存储资源，然后以一种云服务的方式提供资源，满足用户需求。一方面，对计算任务要求较高的应用不再局限于用户使用的终端的计算能力，通过整合服务器集群的CPU硬件等资源来进行提速；另一方面，利用分布式技术，把文件放到云端进行存储，通过多副本技术，保证文件的高可靠性和高安全性。更重要的是，云计算提供了一种按需服务的方式，如同使用水电一样，只要接入网络，就可以源源不断的从云端获取服务。航空航天信息系统作为信息化管理平台重要的组成部分，如何将云计算应用到航空航天的信息化管理的进程中，如何结合云计算提高航空航天信息系统的整体实力，如何通过云计算来建设系统的基础设施，是当下航空航天信息化建设过程中不断探索的课题。
　　1 私有云技术概述
　　云计算是基于网络的、可配置的共享计算资源池能够方便随机访问的一种模式。因此，云计算集结了虚拟化技术、资源的动态可重构、自动化部署、资源监控、高性能存储等关键技术，具有快速的伸缩性、按需自助性、资源池集中性等特点，并通过多种服务方式向用户提供云服务，包括基础设施即服务、平台即服务、软件即服务等。
　　在当前市场上，阿里云、腾讯云、华为云等各大云服务厂商，攻城略地，竞相发展自己的公有云业务，为用户提供了更加便捷的、快速的、价格低廉的资源访问服务。但是，公有云的安全性，尤其是企业数据的安全性，存在一定程度的风险，会导致企业客户对数据和安全不可控制。因此，许多政府机关、航空航天企业更倾向于搭建自己的基础服务设施，并在自家的基础设施之上构建安全可控可管理的私有云。私有云一般只为单独的机构部署，能够实现对数据、安全性和服务质量的有效控制[1]。私有云的部署通常有两种方式，第一种是部署在企业数据中心的防火墙内，第二种是托管在一个安全的场所中，可以是第三方云服务商提供。
　　2 航空航天信息化建設的要求
　　航空航天信息系统作为信息化建设的重要组成部分，已经在基础设施构建、技术成果积累、经营范围等方面表现出了一定的实力，然而，随着航空航天信息化的发展、航空航天任务量的增多以及航空航天信息服务质量的要求增大，对信息系统的可靠性、可持续性、可扩展性提出了更高的要求。现阶段，主要表现在以下三个方面：
　　首先，对高复杂度计算的要求：传统的计算任务主要由终端设备来执行，就导致了终端设备的硬件条件（CPU和内存等）直接影响计算任务的执行效率，主要表现在高复杂度任务的构建速度与执行速度。而为了满足高复杂度计算的要求，企业就需要及时更新物理设备，但是物理设备的老旧更换以及损坏势必会增加购置成本，使得企业的成本不断扩大。因此，传统的终端计算环境不能满足日益增长的高复杂计算的要求。
　　其次，对协同研发的要求：工程项目的成型都要经过设计、研发、测试、运维等流程，在项目管理的各个阶段，需要不同开发阶段的工程人员的相互协助，比如，测试人员的测试需要服务设计人员的设计要求、研发人员需要依照设计人员的设计要求进行开发等。而现阶段，企业内部的数据共享和协同办公仍然存在一定的隔离性，并不能有效地实现数据统一管理，权限的安全管控以及流程的一体化操作。但是，当将工程项目建立在私有云之上，此时，基于“云”中丰富的计算资源和存储资源，完成项目工程的建模、样机制作以及样机试验等，不同阶段的工程人员可以共享云实现协同研发，共同完成项目工程的管理等工作。 　　最后，对数据安全的要求：航空航天信息系统，作为国防科技工业的重要一员，数据往往具有一定的保密性，比如某个航天器的型号等。因此，在加强数据访问的安全限制的前提下，更应当确保数据存储的安全，防止因不当操作或者外部因素导致的数据丢失。
　　3 私有云技术在信息化建设中的方案
　　随着云计算进入到“下半场”，私有云的发展越来越强劲。对于互联网企业、中小型企业，他们的快速发展主要得益于公有云的快速发展；而对于传统的大中型企业，则是需要云厂商单独提供相关的技术和解决方案，并且足够保证云服务的安全。对于航天航空企业来说，通常已经具备了完善的IT基础设施，甚至已经完成了虚拟化建设，但是，对于云计算来说，这些只是初始化阶段所具备的，而真正的云计算是一个自上而下的全栈服务，包括基础设施、IAAS、SAAS、PAAS等。因此，云计算的引入势必会颠覆整个航空航天信息系统的建设。结合航空航天信息系统，私有云建设的核心是通过信息系统的建设，降低运维风险和成本，提高整个企业的开发、生产、运营效率，助力航空航天企业的快速发展。通过虚拟化技术实现远程办公的一体化建设，降低采购成本，控制入口的安全访问；通过构建协同开发环境，建设持续集成/持续部署的产品发布流程，减低运营成本和风险；通过构建分布式存储系统，增强数据的安全性存储。
　　3.1 依靠私有云构建基础设施即服务
　　在私有云中，基础设施代表了各种后台各种服务器设备，即计算资源和存储资源，通过虚拟化技术，私有云可以整合整个后台服务器集群，管理后台所有的计算资源和存储资源，然后再打破基础设备实体之间的障碍，通过组合的方式，动态可调的向用户提供服务，比如，通过桌面虚拟化技术，以在虚拟机中运行桌面的方式向用户提供虚拟桌面服务，此时，终端用户只需要通过一定的安全认证连接到私有云中，即可实现同传统桌面办公环境一样的办公环境。通过这种方式，一方面，实现了资源访问的安全可控性；另一方面，减少了高复杂性的计算任务对终端设备的依赖，从而，降低了企业的设备购置成本。
　　3.2 依靠私有云构建协同研发环境
　　面对企业日益增长的协同研发的需求，依靠私有云环境能够更好构建协同研发环境。首先，企业私有云提供了有效的数据存储和分享方式，方便企业实现统一的数据管理，并且支持文件分享、回收、备份等附加功能。然后，企业私有云也提供了集中统一的权限管理，便于权限的统一管控。最后，基于以上两点构建出协同研发的工作流。在项目研发阶段，有权限的研发人员都可以参与项目构建，这个过程也可以称之为集成，此时，集成不在是独立的，而是在一个工作流中，不同阶段的可以由不同的研发人员进行构建，当完成之后，不需要测试人员再去搭建测试环境等，而是工作流进入了一个交付的阶段，可以直接在研发的环境中，进行最后的项目的交付，同时，流程中的操作说明文档可以直接流向运维人员，便于后期维护。综上，私有云环境提供了协同研发的基础，而工作流就是协同研发环境的优势体现。
　　3.3 依靠私有云构建高可靠的云存储服务
　　私有云可以提供高可靠的云存储服务。在私有云中，往往利用分布式文件系统将负责数据存储的服务器协同起来，构成一个统一整体，通过屏蔽底层不同存储设备的实现细节，并暴露统一的视图接口给客户使用，提供客户数据存储以及业务数据访问功能。当文件被放进云存储中，文件通常存在多个拷贝，并且，不同的拷贝会存在不同的服务器中，保证文件的安全性。除此之外，私有云还可以提供备份服务器，定时为主服务器中的元数据进行备份，进一步保证数据的安全。
　　4 私有云技术在信息系统建设中的优势
　　私有云技术在航空航天信息系统建设中的应用，具有着广泛的优势。
　　4.1 提供了高可用的服务
　　私有云提供了较强的容错性。首先，计算资源通过虚拟化技术和同构互换技术可以实现访问入口的可替换性，对用户透明，从而保证云服务的高可用。然后，是存储资源，通过多副本和定时备份的技术保证数据的高可用，同时，对用户透明，对正在使用资源的用户不会造成任何影响，从而保证云服务的高可用。
　　4.2 提供了更快捷的資源访问
　　私有云通过在桌面系统层面的虚拟化技术，提供用户虚拟桌面服务，也就是DaaS（Desktop as a service）服务，使得用户的上网方式和办公地点不再受制于固定地点，用户只需要接入互联网，就可以实现资源的远程访问，而资源的处理都在云端，进一步减少了用户重要的硬件要求。现如今，随着移动互联网的普及，私有云可以迎合这种潮流，满足用户更加便捷的，更加快速的资源访问方式。
　　4.3 降低设备采购成本
　　私有云在提供了更加便捷的访问方式的同时，降低了企业的设备采购成本。随着桌面虚拟化技术的应用，终端设备的应用替换了原有的价格昂贵的办公设备，使得办公设备更加轻巧化、便捷化，终端不需要执行复杂的计算任务和存储任务，只需要接受用户的指令输入并且回现用户期望的结果即可，同时，对硬件设备的要求也减低了很多，因此，能够减低办公设备的采供成本。
　　4.4 减少企业运营成本
　　私有云技术能够有效地减少企业的运营成本。相较于传统的信息系统，私有云技术能够带来更加便捷的管理工具，简化了信息系统的管理方式，使得企业对于信息系统的运营更加高效。
　　4.5 提供了更安全的数据保护
　　在私有云中，数据都存在分布式文件系统中，对于数据的传输和数据的存储都采用了适当的加密方式，从而保证数据的传输安全和存储安全。当用户发起对资源的访问时，需要验证用户的身份，通过限制资源的安全访问保证数据的安全。除此之外，私有云提供了虚拟化技术，满足企业可以在对外的统一接口上部署第三方安全防护软件，实现进一步的安全防护，保证企业数据的安全。
　　参考文献：
　　[1]毛涛.大型企业私有云的规划与实现[J].电子世界，2018（15）：64+66.
　　[2]智伟威.云计算在航天生产资源整合中的应用[A].中国通信学会.物联网与无线通信——第二届全国物联网技术与应用学术会
　　议和第十一届全国无线电应用与管理学术会议论文集[C].中国通信学会，2016：5.
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