浅谈虚拟化技术在空管气象业务的应用

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　　摘  要：随着社会的不断进步，虚拟化技术的不断成熟，目前虚拟化已逐渐应用在各行各业中，同时随着民用航空业的突飞猛进，空管气象业务的持续增加，针对不同的业务、不同的系统、不同平台、不同硬件、不同配置对空管气象人员提出更高的要求。借助虚拟化技术可在业务系统保障、人员培训、运营成本等方面进行优化改进，从而提供空管气象的服务质量，增强空管气象业务的保障能力。该文阐述了虚拟化技术的特点，并详细说明了虚拟化技术在空管气象的应用及优点。
　　关键词：空管气象  虚拟化  民航空管
　　中图分类号：TP393.0;V355.1    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0026-02
　　中国民用航空局空中交通管理局（民航空管）是对飞机在空中飞行的情况进行监视及指挥与调度，防止飞机在空中相撞，防止飞机同障碍物相撞，保证空中交通无阻和有序飞行，保证其飞行安全和飞行效率。而天气作为影响飞行的主要因素发挥着重要的作用。而随着民用航空业的不断发展，航空气象业务的不断增多迫切需要空管气象从业人员的业务水平，保障能力的提升。
　　目前，空管气象业务系统包含十多套系统，涉及跑道、航路、航空公司等多个节点，繁多的业务对员工的培训学习造成一定的压力，同时业务系统在运行状态无法进行实际操作，缺乏供业务人员实操练习的平台;另外，部分业务系统基于较旧的系统运行，而随着设备的老化新的硬件已经不支持过旧系统的安装运行;再次随着民航空管信息化建设的快速发展，气象信息化设备与业务系统不断增多，然而事实上仅有30%的IT资源被利用。目前如何实现对民航气象设备资源的高效利用、降低设备运维成本、提高保障能力、提升气象人员实操技能正成为需要空管气象技术人员考虑的问题。而虚拟化针对上述问题提供的一种新的解决方法和技术。
　　1  虚拟化技术
　　1.1 虚拟化技术介绍
　　虚拟化技术主要把计算机底层物理硬件资源（磁盘、CPU、内存、电源等）、操作系统以及应用程序等资源进行抽象与集中管理，虚拟化技术作为连接上下层的中间件，通过上下层耦合提高架构灵活性，起到了平衡利用硬件资源的目的。总之，虚拟化技术实现了对设备资源、存储资源抽象管理与软件程序多任务共享操作管理。
　　1.2 虚拟化技术的优点
　　（1）提高系统服务可靠性、稳定性。虚拟化技术可以方便地备份虚拟机业务系统，进行虚拟机之间、虚拟机与物理机之间动态迁移，作为业务在线热备份，且此过程无需停关机，保障系统服务不中断运行，从而提高系统服务可靠性、稳定性。
　　（2）减少业务系统恢复时间。通过虚拟化技术对业务系统备份，系统恢复只需拷贝虚拟机、启动虚拟机、开启相关系统应用、配置参数，大大缩短了恢复时间，从而减小空管气象业务系统升级、维护对业务造成影响。
　　（3）减少运维压力。服务器虚拟化降低了空管气象IT基础设施的运维成本，使运维人员摆脱了繁重的物理服务器、操作系统、中间件及兼容性的管理工作，减少人工干预频率，使管理更加强大、便捷，从而减少运维压力，提供运维保障能力。
　　（4）节能减排。通过对服务器虚拟化的整合，提高了CPU、内存、存储、网络等设备资源的利用率;同时通过减少运行的物理服务器数量，降低了空间、散热以及电力消耗;再次采用虚拟化技术可对旧设备进行集群化，提高整体新能，达到废物再利用。因此虚拟化技术可提升设备资源利用率，降低能源消耗，废旧设备再利用，达到节能减排的目的。
　　（5）提高应用兼容性、灵活性。针对不对的气象业务系统，虚拟化支持不同操作系统的整合及系统应用的持续运行，并提供的封装性和隔离性使不同应用独立运行于各种环境中，运维人员无需频繁根据底层环境调整应用。同时运维人员可针对各业务灵活根据虚拟机内部资源使用情况灵活分配调整给虚拟机的资源。
　　2  空管气象
　　2.1 空管气象业务介绍
　　空管气象主要是为航空飞行提供起飞机场、降落机场、备降机场、航线、航路的风向风速、温湿度、能见度、云高、气压等气象要素、机场警报、区域预警、重要天气预告图、高空风温预告图等各类气象资料以及航空气象咨询服务。空管气象系统主要包括气象预报、气象观测、设备运维三大主要业务，包括预报发报系统、观测发报系统、自动气象观测系统、气象数据库系统、气象雷达系统、气象卫星系统（风云卫星和葵花卫星）、航空气象服务系统、预报填图系统、重要天气预警预报系统等业务系统。
　　2.2 空管气象业务特点
　　根据航空飞行安全的需要以及相关法律法规要求航空气象数据24h不间断服务，空管气象业务具有准确性、及时性、稳定性。
　　（1）准确性。天气，特别是雷雨、大风、低云、低能见度等恶劣天气对航空飞行安全有重大影响，因此要求气象数据服务准确可靠。
　　（2）及时性。气象数据具有时效性，在每个航班的飞行计划执行前，空管气象部分需及时发送航空气象飞行文件（当前天气及预报天气）至航班飞行机组。例如，《民用航空飞行气象情报发布与交换办法》中规定机场气象台（站）应当于整点或者半点采集数据后立即（3min内）发布例行机场天气报告，因此空管气象业务具有及时性。
　　（3）稳定性。由于空管气象资料参与全国，甚至全球交换;而且大型或国际机场24h运行，这就要求空管气象业务系统具有稳定性。
　　3  虚拟化技术在空管气象业务的应用
　　根据上述分析中虚拟化技术的优点，虚拟化可在空管气象服务系统中得到实际应用。
　　3.1 业务系统的热备份
　　目前民航气象数据库系统作为空管气象的核心业务，其安装配置较为复杂，通过Vmware vSphere虚拟化技术可对气象数据库系统中的数据库分系统及通信分系统物理机整体迁移，作为系统的备份。而气象预报发报系统及气象观测编发报系统由于当时的开发环境，只能运行在Window XP或Window 2003中，随着在用设备的老化，主流服务器设备已不支持旧操作系统安装支持，在新的业务系统未正式更新使用前，采用虚拟化技术可完成对气象预报发报系统及气象观测编发报系统的备份。
　　3.2 建立实操培训平台
　　气象业务系统的繁多对员工的培训学习造成一定的压力，同时业务系统在运行状态无法进行实际操作，使培训工作更加困难，而提升员工的业务水平需要实操平台，虚拟化技术可将各业务系统完整地复制，模拟真实的业务系统，供员工学习研究，提高业务人员实操技能和业务水平。
　　3.3 高性能大数据计算
　　重要天气预警预报系统由于存在大量数据计算，时效性要求较高，而单台服务部硬件性能无法满足其系统处理的生产需求。深圳空管站气象台在HP的刀片服务器平台和存储系统上，通过Vmware虚拟化技术对硬件设备进行集群化，根据重要天气预警预报系统的需求构建一主一备2台虚拟机并动态分配资源。通过虚拟化技术不但完成了其系统的高性能计算，一主一备也提升了系统的可用性和稳定性。
　　4  结语
　　随着民用航空业的快速发展，空管气象新技术、新系统的不断应用，对空管气象人员提出更高的要求。结合空管气象业务特点，合理采用虚拟化技术，可在节能减排、业务培训、技能提高、运维能力、系统性能、业务稳定等方面有效提升。
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